Το κιλόμετρο είναι ένα όργανο που χρησιμοποιείται συχνότερα για να δείξει το τρέχον ύψος μιας βάσης σύννεφων. Ένα οπτικό κιλόμετρο προβάλλει μια διαμορφωμένη δέσμη φωτός στο κάτω μέρος ενός σύννεφου. Το ύψος του μπορεί στη συνέχεια να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τριγωνισμό. Ένα κιλόμετρο λέιζερ καθορίζει το ύψος μετρώντας το χρόνο που χρειάζεται για να ανακλαστεί ένας παλμός φωτός λέιζερ πίσω από μια βάση σύννεφων. Οι συγκεντρώσεις αερολύματος, όπως οι υδρατμοί ή οι ρύποι στην ατμόσφαιρα, μπορούν επίσης να υπολογιστούν από τα αποτελέσματα της οπισθοσκέδασης του φωτός λέιζερ.
Αυτή η συσκευή χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροπορία και τη μετεωρολογία. Το ύψος του χαμηλότερου στρώματος νεφών κάτω από τα 20,000 πόδια (6,096 μ.) που καλύπτει περισσότερο από το ήμισυ του ουρανού είναι η οροφή του σύννεφου. Αυτή η κατάσταση παρακολουθείται συνεχώς από οροφόμετρα στα μεγάλα αεροδρόμια και το αποτέλεσμα αναφέρεται στα πληρώματα πτήσης. Οι κατασκευαστές προηγμένων μετρητών οροφής υποστηρίζουν ότι τα προϊόντα τους μπορούν ταυτόχρονα να μετρήσουν πολλαπλά στρώματα νεφών έως και 30,000 πόδια (9,144 m) όταν χρησιμοποιούνται σε μετεωρολογική έρευνα.
Ένα οπτικό κιλόμετρο αποτελείται από έναν προβολέα, έναν ανιχνευτή και ένα μέσο για την καταγραφή των δεδομένων. Υπάρχουν δύο βασικές διαμορφώσεις. Σε ένα κιλόμετρο περιστρεφόμενου πομπού, ο προβολέας σαρώνει τον ουρανό με μια διαμορφωμένη δέσμη φωτός. Ο ανιχνευτής βρίσκεται σε γνωστή απόσταση από τον προβολέα και είναι στραμμένος κατακόρυφα. Όταν η δέσμη φωτός χτυπά μια βάση σύννεφου ακριβώς πάνω από τον ανιχνευτή, το φως ανακλάται προς τα κάτω, ανιχνεύεται και καταγράφεται η γωνία προβολής εκείνη τη στιγμή.
Στη διαμόρφωση σάρωσης-δέκτη, ο προβολέας είναι σταθερός και ο ανιχνευτής κινείται. Ο προβολέας μεταδίδει μια διαμορφωμένη δέσμη φωτός κατακόρυφα. Ένας παραβολικός ανιχνευτής, τοποθετημένος σε μια προκαθορισμένη απόσταση, σαρώνει τη δέσμη προς τα πάνω και προς τα κάτω αναζητώντας φως που ανακλάται από μια βάση σύννεφων. Όταν εντοπιστεί, αυτό δίνει την κατακόρυφη γωνία για το σημείο τομής της φωτεινής δέσμης και του νέφους. Οποιαδήποτε διαμόρφωση παρέχει τα δεδομένα που είναι απαραίτητα για τον υπολογισμό του ύψους της βάσης του νέφους με απλή τριγωνοποίηση.
Το κιλόμετρο λέιζερ είναι μια ειδική εφαρμογή ενός συστήματος ανίχνευσης και εμβέλειας φωτός (LIDAR). Ως εκ τούτου, ήταν μια από τις πρώτες εφαρμογές της τεχνολογίας λέιζερ. Στη μετεωρολογία, ένα κιλόμετρο λέιζερ χρησιμοποιείται για τη μελέτη της ατμοσφαιρικής δομής και σύνθεσης, των συγκεντρώσεων αερολύματος και του σχηματισμού νεφών. Τα προφίλ οπισθοσκέδασης από το φως λέιζερ μπορούν να αναλυθούν για να ανιχνευθεί η βροχόπτωση, η παρουσία συγκεκριμένων αερίων και η συγκέντρωσή τους, καθώς και η ταχύτητα του ανέμου και οι αναταράξεις. Η ικανότητα ανίχνευσης των τρεχουσών και των μεταβαλλόμενων συνθηκών ανέμου έχει οδηγήσει στη χρήση αυτής της τεχνολογίας στον τομέα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.