測量近地面直至30千米高空的風向風速，通常將飛升氣球作為隨氣流移動的質點，用地面設備（經緯儀或雷達）跟蹤氣球的飛升軌跡，讀取其時間間隔的仰角、方位角、斜距，確定其空間位置的坐標值，可求出氣球所經過高度上的平均風向風速。根據地面測風設備不同，分為如下幾種：

（1）經緯儀測風：有單經緯儀測風和雙經緯儀測風2種。單經緯儀只能測出氣球的仰角和方位角，氣球高度由升速和施放時間推算。氣球升速是根據當時空氣密度、球皮等附加物重量計算出氣球凈帶力，按照凈舉力灌充氫氣來確定。但由于大氣湍流和空氣密度隨高度變化，以及氫氣泄漏等因素的影響，氣球升速不均勻導致高度誤差大，測風精度低。在配合探空儀觀測時，氣象站用探空儀測得的溫度、氣壓、濕度資料計算出氣球高度。雙經緯儀測風是在已知基線長度的兩端，架設兩架經緯儀同步觀測，分別讀出氣球的仰角、方位角，利用三角法或矢量法計算氣球高度和風向風速。經緯儀測風只適用于能見度好的少云天氣，夜間必須配掛可見光源，陰雨天氣只能在可見氣球高度內測風。

（2）無線電經緯儀測風：利用無線電定向原理，跟蹤氣球攜帶的探空儀發射機信號，測得角坐標數據，氣球高度則由探空資料計算得出。因此無線電經緯儀適用于全天候，但當氣球低于其最低工作仰角時，測風精度將迅速降低。

（3）雷達測風：是利用雷達測定飛升的氣球位置。它不僅測定氣球的角座標，而且能測定氣球與雷達的距離，即斜距。由仰角、方位角、斜距計算高空風。雷達測風法又可分為一次雷達測風法和二次雷達測風法。前者是利用氣球上懸掛的金屬反射體反射雷達發射的脈沖信號，測定氣球角坐標和斜距；后者利用氣球懸掛的發射回答器，當發射回答器受雷達發射的脈沖激勵后產生回答信號，由回答信號測定氣球角坐標和斜距。顯然，在相同的發射功率下，二次雷達比一次雷達探測距離更遠，可測更高的高空風。但隨著技術的發展，發射功率已不是大的技術障礙時，著眼于提高測風精度和經濟效應等方面，一次雷達測風也有其獨特優勢。