三維掃描儀是什麼新玩意？它是用來做什麼的？對一般大眾而言，可能用過平面掃描器，也可能看過3D立體電影，但將兩者結合在一起就不太容易想像了，對於要如何應用在地景保育上可能是個想都沒想過的問題。
一、什麼是三維掃描儀
以一般的平面掃描器來說，掃描即是將原本紙本上面的影像，透過儀器紀錄影像的相關位置，最後以數位方式將這些資料依照原本的位相關係重新展現。基本上三維掃描儀也是相同的概念，將空間中物體的位相關係轉換成為數位資料，最後重新展現在電腦螢幕上。不過，由於立體世界要比平面複雜的多，需要考慮到其他的使用需求，如接邊、絕對座標的定位等，使得三維掃描儀實際上比較接近一個測量儀器。
目前常見的測量儀器，已經從早期的經緯儀、水準儀進步到了GPS以及全測站（Total Station），而其中全測站使用的是雷射光，利用測量雷射光反彈的時間以及角度，計算出測量目標與儀器的空間關係。瞄準目標、測量，然後得到一組空間座標。三維掃描儀跟全測站十分類似，也是利用計算雷射的往返時間與角度，得到空間中物體的座標，測量的原理是相同的。不過，相對於全測站一次只能測量一點，三維掃描儀一次可以測量成千上萬個點，再加上儀器可以自動做360度的旋轉，效果就跟掃描一樣，因此以掃描器來稱呼他。
二、三維掃描儀的種類
三維掃描儀一般來說可以分為空載與地載兩類。空載掃描器，顧名思義，是裝在飛行器上面的掃描器，在飛行時對地表進行大範圍的快速掃描。其優點是掃描時就可以同時得到測量結果以及地面影像資料，比起過去的航照節省相當多的後續處理時間，地面解析度也可以比較高。但其成本相對昂貴，一套機具需要上千萬新台幣。地載的掃描器因為不必考慮航空因素，加上地面的移動較為自由，也可以有其他儀器輔助，成本相對便宜許多。但因為測量角度的關係，常常會被前方地物阻擋，需要移動較多的次數與距離才能完成目標區的整體掃瞄。而除了這邊提到的，應用在地形及地景上的大型掃描器之外，三維掃描儀在其他的應用還有醫療（核磁共振）、工業界的逆向工程（將老師傅的手藝迴轉成為設計圖），以及藝術（立體動畫建模）等等。
三、三維掃描儀目前的應用
目前在地理資訊相關的應用上，三維掃描儀已經開始引進相關的領域並開始實際運用。以空載掃描器來說，已經有相關的測量行業引進，對地面進行快速測量。這類的掃描器憑藉著雷射光的穩定性與高穿透性，在有雲霧的情況下仍然可以取得高品質的地表資訊。而除了快速取得的空間座標之外，亦可以取得地面頻譜的色彩資訊，這當然包括了可見光（真實色彩）以及可見光段之外的訊息（如紅外光、紫外光等），這些都是傳統航照難以企及的部分。其殺手級的應用，則是取得災後地表變化的資訊。以台灣最常見的兩種大型災害—地震、以及颱風所帶來的豪雨來說，這兩種災害發生時，常發生道路中斷及天候不佳的情況，導致勘災與評估受到阻礙。此時如果能以空載三維掃描儀進行調查，則可快速得到重要的災情資訊，在最短時間內做出決策。
空載三維掃描儀主要以取得地表高度為目的，較不易擷取地物的側向資料，而這就是地載三維掃描儀的優勢。由於地載三維掃描儀移動方便，可以環繞目標物進行掃描取得物體鉅細靡遺的所有細節，或是針對某一區域進行整體掃描數位化，對於建築、地景保存、景觀研究等項目都能有巨大貢獻。在目前知名的應用案例中，主要集中在建物數位化、街景掃描、或是地面物體的監測上。
四、三維掃描在地景保存上的應用
地景是大自然雕塑地形，或是與人類活動交互影響之下的結果，通常具有動態的特性。也許有人認為自然地景比較能亙古不變，但大自然的力量仍無時無刻的雕塑著所有的地表景觀。而對於保育人士來說，既要不改變當地的自然作用，又要保存現下的美麗景觀，實在是件兩難的事情。而三維掃描儀的出現，不但讓地景永久保存出現曙光，更向數位化典藏與科學研究邁進一大步。
如前所述，三維掃描儀的特點在於可以保存空間資訊並且將其數位化，將只存在於自然界的地景重新在螢幕上展示。經過掃描的地景，就如圖被拍照般留下了當時的影像紀錄，但這個紀錄是立體的、可以移動的，甚至可以從現場根本無法到達的角度觀察。舉例來說，我們不太可能爬到野柳女王頭的頭頂，從上方的角度來觀察女王頭的樣子，因為這會對女王頭造成傷害。但藉由完整的3D掃描，我們就可以從螢幕中，從各種不同的角度觀察女王頭的外型，看看女王頭的哪一個角度最像女王。
而除了觀察地景之外，數位化的另一個重點是可以永久保存。地景無時無刻不在變化，而在經過掃描之後，地景就會被數位保存下來。數位保存有幾個重要的意義：第一，可以永久的被世人反覆觀賞而不會消失；第二，在網路發達的今日，數位化資料將更容易把地景推廣出去；第三，藉由發展虛擬實境導覽系統，民眾可以在家欣賞地景，或是先對地景有足夠的認識再前往欣賞，降低地景被破壞的風險。
文至此處，若讀者覺得三維掃描儀對地景的貢獻僅止於此，那就太小看他了。3D掃描器對於地景的最大貢獻，除了數位典藏之外，就是累積許多不同時期的數位典藏資料，統合比較之後得到地景的變化情況—「地景監測」。過去地景的空間資料取得不易，要取得多次地景的空間資料來做比較更是難上加難。藉由三維掃描儀的快速與精準度，地景的空間變化資料即可如雨後春筍般的產出。而藉由點、線、面資料的運算比較，就可以知道不同時期地景變化的程度以及變化趨勢，提供管理單位或保育人士進行參考，或是提供學術單位進行研究分析。
五、國內外應用實例
地景監測的實例上，以澳門大三巴牌坊的監測為例。管理單位為了瞭解牌坊結構是否有所變化而需要處理，使用三維掃描儀進行年度監測。藉由比對牌坊的空間剖線資料，瞭解建築物是否發生傾斜等不良情況。在歐洲地區，亦有北愛爾蘭對其玄武岩海岸自然地景進行監測，來瞭解當地岩石風化情況，與是否會發生落石而危急到遊客的安全，這些都是過去難以企及的成果。
在國內的案例上，野柳地質公園目前已經完成了區域性的地景掃瞄工作，除了進行數位典藏外，也成為部分地景進行維護的參考依據，甚至已經開始嘗試地景重建的工作。2009年11月，隨著第100萬名遊客的到訪，園區也開放展示了女王頭的1:1模型，成為國內應用3D掃描器於地景保育的先驅。
六、結語
在本文寫作的同時，已經有許多世界襲產運用三維掃描儀進行數位典藏的工作（詳情請見Cyakr網站：http://archive.cyark.org/）。隨著新儀器與技術的進步，未來將會有更多的地景被數位化保存，或是進行數位化監測。未來我們面對的地景，可能更多是網路空間上虛擬實境的體驗。儀器或有極限，但思考可以海闊天空。在新儀器的引領之下，面對更快速、更大量的地景資料，如何擴展地景保育的新視野、新想法、新應用，在在考驗著地景相關單位或保育人士的智慧。
野柳冰淇淋石三維掃描模型