Phototheodolite wurden in der Wolkenfotografie eingesetzt, um auf photogrammetrische Weise Wolkenhöhen errechnen zu können. Dazu wurden zwei Theodolite in einer wohlabgemessenen Entfernung voneinander gleichzeitig bedient. Die Fotografen an den beiden Theodoliten einigten sich per Fernsprecher auf einen anzuzielenden Wolkenpunkt und auf die Gleichzeitigkeit der Aufnahme. Aus den Höhen- und Seitenwinkeln an beiden Theodoliten konnte dann mit entsprechenden Formeln die Höhe der Wolke errechnet werden. In einem zeitlichen Abstand von einer halben oder einer ganzen Minute wurde dann ein zweites Bildpaar von der gleichen Wolke und dem vorher fotografierten Wolkenpunkt aufgenommen. Auf diese Weise konnten zusätzlich zur Wolkenhöhe die Zugrichtung und die Zuggeschwindigkeit der Wolke ermittelt werden.
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