lil ASARYKOVA
UII I V E RZ I T A
PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA
Bakalářská práce
VOJTECH DOFEK
BRNO 2026
MASARYKOVA
UII I UE R Z I T A
PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA
3D modelování a vizualizace historických areálů
Bakalářská práce
Vojtěch Dofek
Vedoucí práce: RNDr. Lukáš Herman Ph.D.
Geografický ústav
BRNO 2026
Bibliografický záznam
Autor/Autorka:
Název práce:
Studijní program:
Studijní obor:
Vedoucí práce:
Akademický rok:
Počet stran:
Klíčová slova:
Vojtěch Dofek
Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita
Geografický ústav
3D modelování a vizualizace historických areálů
Geografie a kartografie
Geografická kartografie a geoinformatika
RNDr. Lukáš Herman Ph.D.
2025/2026
62+8
3D modelování, 3D vizualizace, 3D Gaussian Splatting
(3DGS), historické areály, ArcGIS Pro, Blender
Bibliographie Entry
Author:
Title of Thesis:
Degree Programme:
Field of Study:
Supervisor:
Academic Year:
Number of Pages:
Keywords:
Vojtěch Dofek
Faculty of Science, Masaryk University
Department of Geography
3D modeling and visualization of historical sites
Geography and Cartography
Geographical Cartography and Geoinformatics
RNDr. Lukáš Herman, Ph.D.
2025/2026
62+8
3D modeling, 3D visualization, 3D Gaussian Splatting
(3DGS), Historical sites, ArcGIS Pro, Blender
Abstrakt
Tato bakalářská práce navrhuje a ověřuje metodiku 3D rekonstrukce historických areálů na
příkladu kláštera Rosa coeli v Dolních Kounicích. Tvorba modelu kombinuje prostředí GIS
(ArcGIS Pro) pro zpracování prostorových dat a stavebních plánů s nástroji 3D grafiky (Blender)
pro detailní polygonálni modelování. Výsledný 3D model současného stavu areálu byl
prezentován v podobě statické, animační a webové vizualizace. Tento tradiční postup, založený
na polygonálním modelování, byl experimentálně doplněn o metodu 3D Gaussian Splatting
(3DGS). Ta se při absenci fotogrammetrických dat a nutnosti využití syntetických snímků
ukázala ve srovnání s klasickou vizualizací spíše jako možná alternativa. Práce potvrzuje
praktickou využitelnost navržené metodiky a výsledný model může sloužit k propagaci památky
i jako prostorový základ pro další výzkum jejích historických etap.
Abstract
This bachelor's thesis proposes and verifies a methodology for the 3D reconstruction of historical
sites, using the Rosa coeli monastery in Dolni Kounice as a case study. The model creation
combines a GIS environment (ArcGIS Pro) for processing spatial data and building plans with
3D graphics tools (Blender) for detailed polygonal modeling. The resulting 3D model of the
site's current state was presented through static, animated, and web-based visualizations. This
traditional approach, based on polygonal modeling, was experimentally supplemented by the 3D
Gaussian Splatting (3DGS) method. Given the absence of photogrammetric data and the
necessity to utilize synthetic imagery, it proved to be a viable alternative to conventional
visualization. The thesis confirms the practical applicability of the proposed methodology, and
the resulting model can serve both to promote the monument and as a spatial foundation for
further research into its historical stages.
MUNI
S C I
Masarykova univerzita
Přírodovědecká fakulta
ZADANÍ BAKALÁRSKE PRACE
Studijní program:
Studijní plán:
Student: Vojtěch Dofek
Geografie a kartografie
Geografická kartografie a geoinformatika
Ředitel Geografického ústavu Přírodovědecké fakulty M U Vám ve smyslu Studijního a
zkušebního řádu M U určuje bakalářskou práci s tématem:
Bakalářská práce se bude věnovat výzkumu využití 3D modelů při rekonstrukci historických
stavebních areálů. Předpokládá se řešení tohoto tématu na příkladu vybrané lokality v rámci
Jihomoravského kraje. Pro tuto oblast budou analyzovány dostupné datové zdroje, zejména
dostupná prostorová a grafická data. Následně bude ze shromážděných dat vytvořen 3D model,
pro který bude navržen konkrétní způsob prezentace, ať už ve formě statické, dynamické nebo
interaktivní, a to včetně identifikace vhodných technologií.
Pro naplnění hlavního cíle bakalářské práce postupujte přes následující dílčí cíle:
• rešerše aktuálních přístupů ke 3D modelování historického stavu budov a stavebních areálů,
• analýza dostupných datových zdrojů použitelných pro tvorbu 3D modelů rekonstruujících
historické stavební objekty,
• tvorba vlastního 3D modelu vybrané lokality,
• návrh vhodných způsobů prezentace vytvořených 3D modelů uživatelům, včetně
identifikace jejich požadavků a případné optimalizace modelů,
• diskuze zjištěných poznatků a závěr.
3D modelování a vizualizace historických areálů
3D modeling and visualization of historical sites
Zásady pro vypracování:
Rozsah grafických prací: podle potřeby
Rozsah průvodní zprávy: cca 30-40 stran
Seznam odborné literatury:
CAJTHMAL, 1, KRATOCHVÍLOVÁ, D., JANATA, T. (2019): 3D Model of Historical Vltava
River Valley: Combination of Sources. Proceedings of the International Cartographic
Association, 29th International Cartographic Conference (ICC 2019), Tokyo, Japan, s. 1-5.
HAJEK, P., a kol. (2015): 3D Cartography as a Platform for Remindering Important Historical
Events: The Example of the Terezín Memorial. Brus J., Vondráková, A., Voženílek, V.: Modern
Trends in Cartography. Netherlands, Springer International Publishing, s. 425-437.
LONGLEY, P. A., a kol. (2001): Geographic Information Systems and Science. 1. vydání, New
York, USA, John Wiley and Sons. 454 s.
POPELKA, S., DĚDKOVÁ, P. (2014): Extinct Village 3D Visualization and its Evaluation with
Eye-Movement Recording. Murgante B., a kol.: ICCSA 2014 - Lecture Notes in Computer
Science Volume 8579 Springer International Publishing, s. 786-795.
STACHOŇ, Z., KUBÍČEK, P., HERMAN, L. (2020): Virtual and Immersive Environments.
Wilson, J. P.: The Geographic Information Science & Technology Body of Knowledge.
Ithaca, New York, UCGIS. https://gistbok-topics.ucgis.org/CV-05-016
Jazyk závěrečné práce: cze
Vedoucí bakalářské práce: RNDr. Lukáš Herman, Ph.D.
Datum zadání bakalářské práce: říj en 2025
Datum odevzdání bakalářské práce: do 17. května 2026
RNDr. Vladimír Herber, CSc.
pedagogický zástupce ředitele ústavu
Poděkování
Moje velké poděkování směřuje k panu RNDr. Lukáši Hermanovi, Ph.D., který mě celým
procesem psaní provázel. Zvláště si vážím jeho podnětných připomínek a času, který mi při
konzultacích věnoval. Dále chci poděkovat Biskupství brněnskému za vstřícnost a zpřístupnění
datových podkladů, bez kterých by můj výzkum zůstal jen v teoretické rovině. Závěrem děkuji
své rodině a mým nejbližším za trpělivost a neutuchající podporu během mého studia.
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem svoji bakalářskou práci vypracoval samostatně pod vedením
RNDr. Lukáše Hermana, Ph.D. a s využitím informačních zdrojů, které jsou v práci citovány.
Prohlašuji, že jsem nástroje AI využil v souladu s principy akademické integrity a že na využití
těchto nástrojů v práci vhodným způsobem odkazuji.
Brno, 13. 5. 2026
Jméno Příjmení
Obsah
1 ÚVOD 11
1.1 CÍLE PRÁCE 12
1.2 CHARAKTERISTIKA ÚZEMÍ 13
2 TEORETICKÁ VÝCHODISKA 15
2.1 3D MODELOVÁNÍ V GEOINFORMATICE 15
2.1.1 Vývoj 3D přístupu v GIS 15
2.1.2 Reprezentace a datové struktury 3D modelů 17
2.1.3 Možnosti prostorových analýz ve 3D GIS 18
2.2 VlZUALIZACE A 3D KARTOGRAFIE 19
2.2.1 Principy 3D vizualizace v GIS 19
2.2.2 Percepce 3D modelů uživatelem 20
2.2.3 Úroveň detailu (LoD) 21
2.2.4 Generalizace ve 3D 24
2.3 TRENDY VE VIRTUÁLNÍM PROSTŘEDÍ 25
2.3.1 Webové 3D prostředí 25
2.3.2 Nové přístupy k vizualizaci: 3D Gaussian Splatting 26
3 DATA A METODIKA 28
3.1 DATOVÁ ZÁKLADNA 29
3.2 POUŽITÉ SOFTWAROVÉ NÁSTROJE 31
3.3 METODICKÝ POSTUP 33
4 TVORBA REFERENČNÍHO 3D MODELU 35
4.1 PŘÍPRAVA DAT V PROSTŘEDÍ ARCGIS PRO 35
4.2 KONSTRUKCE MODELU ZE STAVEBNÍCH PLÁNŮ 36
4.3 POKROČILÉ ÚPRAVY A TEXTURO VÁNÍ V BLENDERU 37
5 VIZUALIZACE A PREZENTACE MODELU 42
5.1 VYTVOŘENÉ VIZUÁLNÍ VÝSTUPY 42
5.1.1 Statická vizualizace v prostředí ArcGIS Pro 42
5.1.2 Tvorba animační prezentace v prostředí Blender 43
5.2 PUBLIKACE MODELU VE WEBOVÉM PROSTŘEDÍ 44
5.3 APLIKACE METODY 3D GAUSSIAN SPLATTING 46
5.4 SROVNÁNÍ VIZUALIZACÍ 48
9
6 DISKUZE 50
6.1 INTERPRETACE VÝSLEDKŮ 50
6.2 LIMITY A OMEZENÍ PRÁCE 52
6.3 DOPORUČENÍ A MOŽNOSTI DALŠÍHO VÝZKUMU 53
7 ZÁVĚR 55
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 56
SEZNAM POUŽITÝCH DATOVÝCH ZDROJŮ 59
SEZNAM ZKRATEK 60
PŘÍLOHY 61
SEZNAM PŘÍLOH 62
10
1 ÚVOD
3D modelování se v posledních desetiletích stalo nezanedbatelnou součástí práce s prostorovými
daty v geografických informačních systémech. Umožňuje reprezentovat prostorové vztahy
ve třech rozměrech a uživatel tak získává komplexnější pohled a širší kontext analyzovaného
území. Prudký technologický vývoj během posledních dvou desetiletí přinesl i nové možnosti
pro 3D vizualizace. Tyto vizualizace se stávají mnohem dostupnějšími a již neslouží jen jako
prezenční materiály, ale dokážou mít také interaktivní rozhraní a stávají se tak krokem v procesu
simulování a následného rozhodování ( W A N G , Z A K A R I A 2025, s. 2).
3D vizualizace se uplatňují v širokém spektru oborů, významně však v architektuře a
ochraně kulturního dědictví. Tam slouží jak při projektování a realizaci nových staveb, tak
při dokumentaci, rekonstrukci a prezentaci historických objektů. To je důležité nejen
pro zachování architektonického kulturního dědictví, ale i pro jeho následnou popularizaci a
vizuální připomínání významných historických milníků či událostí spojených s danou lokalitou
( H Á J E K a kol. 2015). Výzkumy zaměřené na uživatelskou percepci navíc ukazují, že i širší
veřejnost je schopna s interaktivními 3D modely efektivně pracovat, pokud jsou navrženy
s ohledem na uživatelskou přívětivost (POPELKA, D Ě D K O V Á 2014). 3D modely se tak uplatňují
jak ve fyzické podobě, například ve formě hmatových modelů, tak hlavně v digitální podobě.
Digitální 3D modely mají řadu výhod jako například zobrazení na více zařízeních, prezentace
změn v čase, simulování určitého procesu nebo jen zobrazení v jiných světelných podmínkách.
Tyto modely se také dají aktualizovat a vkládat do nich nové prvky, což pomáhá šetřit peníze i
čas.
V současnosti existuje více typů digitálních 3D modelů, které se liší jak vstupními daty a
postupem modelování, tak i typem výsledné vizualizace. Mezi významné metody patří
fotogrammetrie, kdy se dané území modeluje pomocí překrývajících se snímků (BlLJECKl,
L E D O U X , STOTER 2016, s. 31). Dalším způsobem je laserové skenování (LiDAR), které
umožňuje vytvoření hustého mračna. Ač je časově náročnější, stále se používá i vektorové
modelování, kdy se vektorům, které mají své souřadnice ve 2D prostoru přiřadí výškové
souřadnice. Tato metoda se nejvíce uplatňuje v GIS, kdy se na modelu dají provádět další
prostorové analýzy. V posledních letech se objevují také nové přístupy, například 3D Gaussian
Splatting (3DGS), který představuje alternativní způsob vizuální reprezentace prostoru založený
na bodové aproximaci scény ( K E R B L a kol. 2023, s. 3). Volba konkrétní metody přitom
významně ovlivňuje nejen výslednou podobu modelu, ale také jeho využitelnost pro odborné i
laické uživatele. V praxi proto vyvstává otázka, jakým způsobem historické areály modelovat a
jak zvolit vhodnou formu jejich prezentace. Právě této problematice se tato práce věnuje.
11
1.1 Cíle práce
Tato práce si klade za hlavní cíl navrhnout a ověřit metodický postup tvorby a prezentace
3D rekonstrukce historického areálu na příkladu kláštera Rosa coeli v Dolních Kounicích. Práce
vychází z předpokladu, že kvalita výsledného 3D modelu nemusí být dána pouze úrovní
geometrického zpracování, ale i zvolenou metodikou modelování a způsobem prezentace
výstupu. Cílem proto není pouze vytvoření samotného modelu, ale i posouzení procesu jeho
vzniku, možnosti vizualizace a jeho dalšího využití v budoucnu.
Teoretická část shrnuje klíčové principy 3D modelování a vizualizace v geoinformatice.
Pozornost je věnována především konceptům 3D kartografie, uživatelské percepci, úrovni
detailu (LoD) a moderním vizualizačním trendům, které zastupuje webové prostředí a metoda
3D Gaussian Splatting.
Praktická část práce se zaměří na analýzu dostupných podkladů pro vybranou lokalitu,
zejména na získané stavební plány a současná otevřená prostorová data. Na základě této analýzy
je navržen metodický postup tvorby 3D modelu kombinující prostředí GIS a nástroje pro 3D
grafiku. Tento postup je následně aplikován při tvorbě modelu klášterního areálu. Dalším cílem
je návrh a realizace různých forem vizualizace a prezentace vytvořeného modelu, a to ve statické
i dynamické podobě. U jednotlivých variant je posuzována jejich vhodnost z hlediska
technických nároků a potenciálního využití v oblasti prezentace kulturního dědictví.
Pro naplnění hlavního cíle jsou stanoveny tyto dílčí cíle:
• Analýza současných postupů 3D modelování a analýza dostupných datových
podkladů a stavebních plánů
• Návrh metodického postupu 3D modelování a volba softwaru
• Provedení navrženého metodického postupu a vytvoření 3D modelu kláštera
• Návrh vhodné vizualizace ve více variantách s ohledem na potřeby vlastníka areálu
• Zhodnocení a porovnání jednotlivých řešení
Konečným výsledkem práce tak bude nejen 3D model ve vhodném formátu a prostředí,
ale i metodický postup, který může být aplikován na další historické objekty. V diskuzi budou
zhodnoceny poznatky a možnosti dalšího využití 3D modelu v propagaci historických staveb i
3D vizualizacích.
12
1.2 Charakteristika území
Vybraný historický areál kláštera Rosa coeli se nachází v Dolních Kounicích v Jihomoravském
kraji. Dle sčítání lidu, domů a bytů z roku 2021 zde žilo 2385 obyvatel (CSU 2021). Město leží
přibližně 25 km jihovýchodně od Brna a nachází se tak v jeho blízkém zázemí. Centrum města se
rozkládá v údolí řeky Jihlavy a kolem se nacházejí příkré svahy. Mimo klášter se ve městě
nachází hrad a zámek Dolní Kounice, jedna z nej starších synagog na Moravě a židovský hřbitov
(KUČA 1996, s. 714-719).
Hlavní dominantou města je klášter Rosa coeli což v překladu z latiny znamená Růže
nebes. Poloha kláštera v rámci města je znázorněna na Obr. 1. Klášter premonstrátek založil
původně v románském stylu v roce 1181 Vilém z Pulína (NPU 2026). Z této doby se dochovaly
jen podzemní fragmenty zdí. Vrchol stavebního rozvoje nastal ve 14. století, kdy byl postaven
monumentální kostel Panny Marie v gotickém stylu a přilehlý rajský dvůr. Klášter byl
v 15. století vypálen husity a později zanikl úplně z důvodu ekonomického kolapsu. Z této doby
zbylo jen obvodové zdivo kostela a kostelní věž. V 17. století proběhly snahy o jeho obnovu a
areál se začal barokně přestavovat. Areál však brzy na to vyhořel a na další přestavbu již nebyly
prostředky. Od té doby klášter chátral až do 20. století, kdy se začal opravovat jako kulturní
památka (FOLTÝN a kol. 2005, s. 277-285).
13
Obr. 1 Poloha areálu kláštera Rosa coeli v Dolních Kounicích v roce 2026 (Zdroje dat: Český úřad zeměměřický a
katastrální (ČÚZK) - ZABAGED® 2025; Data ArcČR © ČÚZK, ČSÚ, ARCDATA PRAHA 2024; EPSG:
32633)
Areál je uzavřený obvodovou kamennou zídkou a nachází se zde samotný kostel Panny
Marie. Ten je dnes reprezentován pouze obvodovým zdivem a dvěma dochovanými postranními
klenbami. Součástí kostela je opravená a veřejnosti přístupná věž, která se nachází na pravé
straně předního štítu. Z levé strany na kostel přiléhá rajský dvůr, což je dochovaný ambit o dvou
podlažích. Na rajský dvůr navazuje kaple, která je přístupná i z kostela. Součástí areálu je i
barokní budova přestavěná na penzion, která ovšem není zahrnuta do modelování.
Výběr zájmového území byl motivován jedinečnou dochovaností kostela a absencí 3D
modelu pro popularizační účely. Model zachycuje současný stavební stav areálu, nikoli jeho
historickou podobu v době funkce kláštera. Avšak výsledný model může v budoucnu sloužit jako
podklad pro modelování stavu areálu v jednotlivých historických etapách kláštera. K areálu byly
navíc získány stavební plány, které představují vhodný podklad pro rekonstrukci.
14
2 TEORETICKÁ VÝCHODISKA
3D modelování historických objektů představuje interdisciplinární problematiku na pomezí
geoinformatiky a kartografie. Každý z těchto oborů k tvorbě a prezentaci trojrozměrných modelů
přistupuje odlišně - geoinformatika klade důraz na prostorovou referenci, datovou strukturu a
analytickou využitelnost modelu, kartografie se zaměřuje na způsob jeho vizuální reprezentace a
percepci uživatelem. ( L O N G L E Y a kol. 2005, s. 12-13) V současnosti neexistuje jednotný
metodický postup vhodný pro všechny typy 3D rekonstrukcí, přičemž volba konkrétního postupu
závisí na účelu modelu, dostupnosti vstupních dat i cílové skupině uživatelů. Cílem této kapitoly
je tedy shrnout současný stav poznání, kriticky porovnat vybrané přístupy a vymezit teoretický
rámec, z něhož vychází metodický postup aplikovaný v praktické části práce.
2.1 3D modelování v geoinformatice
3D modelování v geoinformatice představuje rozšíření tradičního dvourozměrného přístupu
k prostorovým datům o třetí dimenzi. Klasické GIS byly historicky zaměřeny na analýzy
plošných, liniových a bodových prvků v 2 D rovině mapy. Současný vývoj GIS již umožňuje
provádět analýzy objemových prvků a reprezentovat komplexní prostorové vztahy ve třech
rozměrech. Jak uvádí Longley a kol. (2005, s. 12-13), GIS je primárně analytickým nástrojem
pro prostorová data a jejich vizualizace je jen prostředek k interpretaci výsledků. S rozvojem
výpočetní techniky však dochází k posunu, kdy 3D reprezentace se stává nejen analytickým, ale i
komunikačním a prezenčním nástrojem (JAALAMA 2021, s. 1). V kontextu modelování
historických objektů je důležité vymezit jakým způsobem je 3D prostor reprezentován. To platí i
pro využívané datové struktury, které mohou reprezentovat 3D model s jinou mírou geometrické
přesnosti nebo jinými možnostmi vizualizace a analytického využití.
2.1.1 Vývoj 3D přístupu v GIS
Všechny geografické reprezentace j sou zjednodušeným modelem reality. Historická kartografie i
první generace geografických informačních systémů pracovaly s 2D mapou jako základním
nástrojem pro reprezentaci prostorových jevů. Geografické objekty byly modelovány
prostřednictvím bodů, linií a polygonů v rovině, přičemž třetí rozměr byl zpravidla vyjadřován
nepřímo - například pomocí vrstevnic, barevné hypsometrie nebo kót ( L O N G L E Y a kol. 2005,
s. 62-67).
S rozvojem výpočetní techniky a grafických schopností počítačů však začala být stále
častěji požadována přímá reprezentace třetího rozměru. Tento posun souvisí zejména
s potřebou realističtějšího zobrazení městského prostředí, krajinného reliéfu a architektonických
15
objektů (BILJECKI 2017, s. 18). Výsledkem je přechod k modelům označovaným jako 2,5D a
následně k plnohodnotným 3D modelům (Tab. 1).
Tab. 1 Přechod od 2D modelů ke 3D modelům v GIS
2D 2,5D 3D
Geometrie X , Y X, Y + výšková hodnota
plnohodnotná
objemová
geometrie
Reprezentace terénu vrstevnice DEM, TIN
objemový
model
Objektová struktura plošná povrchová objemová
Analýzy planární omezené vertikální
plnohodnotné
prostorové
Typické použití mapy terénní modely
městské
modely
Zdroj dat: LONGLEY a kol. (2005), KOLBE (2009) a BILJECKI (2017)
Model označovaný jako 2,5D představuje mezistupeň mezi 2D a 3D reprezentací.
V tomto případě má každý bod v rovině (x, y) přiřazenu právě jednu hodnotu výšky (z). V této
reprezentaci prostoru proto nemohou mít dva body stejné x, y souřadnice a jinou výšku.
Typickým příkladem je digitální model terénu (DMT), kde je každé poloze přiřazena jediná
nadmořská výška. Hlavním omezením je nemožnost modelovat struktury s převisem jako
například brány, oblouky nebo mosty. Tyto modely jsou však v praxi hojně využívané
pro výškovou referenci a pro jednoduchou reprezentaci terénu (LONGLEY a kol. 2005, s. 72).
Plnohodnotný 3D model již dokáže mít v jedné pozici více bodů s jinou výškovou
souřadnicí. Model může být reprezentován v kartézském souřadnicovém systému (x, y, z), kde
každý objekt může mít vlastní objemovou geometrii. Díky tomu výsledná vizualizace umožňuje
mnohem realističtější vzhled a mohou se v ní dělat komplexnější prostorové analýzy například
viditelnosti (LONGLEYa kol. 2005, s. 180-181).
Přechod od 2D k 3D reprezentaci neznamená pouze technickou změnu, ale i změnu
koncepční. Starší literatura chápe 3D GIS především jako rozšíření 2D analýzy o třetí souřadnici
( L O N G L E Y a kol. 2005, s. 180), novější přístupy zdůrazňují význam sémantické struktury modelu
a úrovně detailu. Zatímco 2D GIS je primárně zaměřen na analýzu vztahů v rovině, 3D GIS již
umožňuje modelovat komplexní prostorové struktury a jejich vzájemné interakce ( B I L J E C K I
2017, s. 18). V oblasti modelování historických stavebních areálů je 3D reprezentace klíčová
zejména z důvodu kvalitnějšího zachycení prostorové kompozice a věrnější prezentace
architektonických prvků.
16
2.1.2 Reprezentace a datové struktury 3D modelů
3D model může být v prostředí GIS reprezentován různými datovými strukturami, které se liší
principem ukládání geometrie i možnostmi následné analýzy. Každá datová struktura byla
vyvinuta za trochu jiným účelem a v praxi se používá v odlišných projektech. V současnosti, jak
ukazuje Obr. 2, se ve 3D GIS nejčastěji uplatňují tři základní přístupy: povrchové modely,
polygonálni modely a objemové modely.
Polygonálni model
Povrchový model
• Reprezentace; mesh. n-gons
• Výhody; realistické zobrazení detailů
• Nevýhody: datová náročnost
• Použiti: modely budov, městské modely
Objemový model
Reprezentace: TIN. grid
Výhody: datová nenáročnost, reprezentace reliérli
Nevýhody: nemožnosi zobrazil více bodu nad sebou
Použiti: D M R D M P
• Reprezentace:
• Výhody:
• Nevýhody:
• Použiti:
voseí
zobrazení změn ve vertikální ose
datová náročnost
simulace fyzikálních procesů
Obr. 2 Reprezentace datových struktur 3D v GIS (Zdroj dat: LONGLEY a kol. 2005 a BlLJECKl, LEDOUX, STOTER,
2015)
Povrchové modely reprezentují prostor jako spojitou plochu, kde každá poloha má
pouze 1 výšku, což z nich dělá příklad 2,5D modelu. Typicky se používá pro digitální model
terénu (DMT), kde má každá bod svou výšku. Jednou z metod, jak z jednotlivých bodů vznikne
spojitá ploch je nepravidelná trojúhelníková síť (TIN). TIN propojuje body s jinou výškou a
pomocí geometrie dokáže dopočítat výšky mezi nimi, čímž získáme relativně přesný model
reliéfu. ( L O N G L E Y a kol. 2005, s. 71-72). Díky jednoduché reprezentaci se hodí pro analýzy
terénu, například výpočet odtoku, sklonu nebo expozice. Nevýhodou je již zmiňovaná
nemožnost mít dva body ve stejné poloze s jinou výškou.
Polygonálni modely, často označované jako Boundary Representation (B-Rep),
reprezentují modely pomocí jejích hranic. Geometrie objektu je tvořena soustavou plošek
(trojúhelníků - mesh, nebo víceúhelníků - n-gons). Každá tato ploška je definována seznamem
hierarchicky uspořádaných bodů (vrcholů) a hran (stran), které dohromady vytvářejí uzavřený
povrch objektu. Této technologie se využívá hlavně pro modelování budov nebo celých měst
17
( K O L B E 2009, s. 15-16). Všechny uzavřené objekty mohou mít vlastní atributy a geometrické
vlastnosti. Moderní přístupy k 3 D GIS zdůrazňují význam sémantické struktury modelu, tedy
rozlišit části objektů (střecha, zeď nebo okno). To je klíčová vlastnost hlavně v modelování měst
(BILJECKI 2017, s. 18-19). Výhodou polygonálních modelů je jejich realističtější reprezentace
detailů, což zvyšuje celkovou věrnost modelu. Nevýhodou je složitá geometrie, která je náročná
na výpočet různých analýz a správu topologických vztahů mezi objekty.
Objemové modely reprezentují prostor jako trojrozměrnou mřížku pravidelných krychlí voxelů.
Každý voxel představuje elementární buňku v prostoru s vlastní hodnotou či atributem.
Tento přístup umožňuje skutečnou objemovou reprezentaci prostoru, kde může existovat více
hodnot v jedné vertikální ose. Tyto modely se používají hlavně pro simulaci fyzikálních procesů
například v dálkovém průzkumu Země. Nevýhodou těchto modeluje nutnost obrovské výpočetní
síly pro analýzy a datová náročnost (TYC a kol. 2023, s. 138-140).
2.1.3 Možnosti prostorových analýz ve 3D GIS
Rozšíření GIS do třetí dimenze nepřináší pouze změnu způsobu vizualizace, ale také rozšiřuje
spektrum prostorových analýz. Zatímco tradiční 2 D GIS pracuje především s planárními vztahy
mezi objekty, 3 D GIS umožňuje modelovat objemové vztahy a vertikální interakce mezi prvky
( L O N G L E Y a kol. 2005, s. 180-181). Mezi typické 3 D analýzy patří zejména analýza viditelnosti
(viewshed), výpočet objemů, modelování stínění nebo simulace osvětlení v městském prostředí.
Tyto analýzy nacházejí největší využití v polygonálních modelech, kde se tyto nástroje využívají
například při plánování výstavby, hodnocení krajinného rázu či analýze prostorových vztahů
mezi historickými objekty (BILJECKI 2017, s. 1). Na rozdíl od toho v objemových modelech se
provádí analýzy průniku světla, či šíření teploty vzduchu nebo simulování mořských proudů.
Mezi obory využívající tyto analýzy patří meteorologie, hydrologie, ekologie, ale také geologie,
geomorfologie či prostorové plánování.
V kontextu modelování historických stavebních areálů však 3 D model zpravidla neplní
primárně analytickou funkci, ale spíše interpretační a prezentační funkci. Geometrická přesnost
modelu zde slouží především k věrné reprezentaci prostorové kompozice objektu, zatímco
analytické operace mají podpůrný charakter. Součástí této práce tak nebude žádná komplexnější
analýza.
18
2.2 Vizualizace a 3D kartografie
Vizualizace 3D geografických modeluje důležitou součástí jejich využití, protože ovlivňuje, jak
uživatel chápe prostorové vztahy a složité struktury. Moderní přístupy nekladou důraz jen
na realistický vzhled, ale i na to, jak vizuální a interaktivní prvky podporují porozumění datům.
Studie ukazuje, že vizuální percepce 3D modelů závisí na způsobu jejich prezentace a použitých
vizuálních atributech, které ovlivňují, co si uživatel z modelu odnáší (LEI, L I A N G , B I L J E C K I 2024,
s. 211). V kontextu aplikací GIS je proto klíčové nejen jak data zobrazit, ale i jak je uživatelsky
interpretovat a přizpůsobit úroveň detailu potřebám cílové skupiny.
2.2.1 Principy 3D vizualizace v GIS
3D vizualizace v prostředí GIS nepředstavuje pouze technické zobrazení trojrozměrné geometrie,
ale způsob, jakým jsou prostorová data interpretována uživatelem. Současná literatura ukazuje,
že 3D vizualizace v GIS je řešena ze dvou hledisek - technologického a percepčního. Zatímco
některé studie upřednostňují rostoucí míru realismu a interaktivity, jiné upozorňují na nutnost
přizpůsobení detailu účelu modelu a jeho čitelnosti. Obě hlediska mají stejný cíl - co největší
srozumitelnost a čitelnost 3D modelu, ale obě k tomu přistupují různým způsobem. Rozdíly mezi
fotorealistickou a kartografickou vizualizací se shrnují v Tab.2.
Tab. 2 Rozdíl mezi fotorealistickou a kartografickou vizualizací
Fotorealistická vizualizace Kartografická vizualizace
Záměr
Co nej věrnější napodobení
reality
Srozumitelné předání informací
Textury a materiály Detailní, realistické Zjednodušené nebo schematické
Množství detailů Vysoké Selektivní
Výpočetní náročnost Vyšší Nižší
Vhodné použití Prezentace, popularizace Analýza, odborná interpretace
Zdroj dat: BILJECKI (2017) a ŽEJDLÍK, VOŽENÍLEK (2024)
Technologicky orientované studie vycházejí z předpokladu, že vyšší geometrická
přesnost a realističnost modelu přispívá k lepšímu pochopení prostoru. Například Cao a Chen
(2024, s. 37) uvádějí, že integrace 3D modelování a pokročilé vizualizace zvyšuje schopnost
uživatele porozumět složitým prostorovým vztahům a podporuje rozhodovací proces. Dále také
zdůrazňují význam interaktivity a realistického prostředí při práci s městskými modely. Tento
přístup vychází z představy, že čím více se model podobá realitě, tím intuitivněji jej uživatel
19
chápe. Aby se tyto modely co nejvíce podobaly realitě, jsou často vytvářeny fotogrammetricky a
s fotorealistickou texturou. ( R E M O N D I N O a kol. 2018) Tento způsob má větší nároky
na výpočetní systém a hodí se zejména pro prezentace a popularizaci objektu.
Naopak jiní autoři upozorňují, že vyšší míra realismu nemusí vždy vést k lepší čitelnosti.
Biljecki (2017, s. 1) zdůrazňuje, že úroveň detailu musí odpovídat účelu a přílišná detailnost
může zvyšovat datovou náročnost a snižovat celkovou přehlednost vizualizace. Podobně Žejdlík
a Voženílek (2024, s. 2) ukazují, že volba způsobu zobrazení má přímý vliv na interpretaci dat a
že zjednodušená reprezentace může být v některých případech vhodnější než plně realistické
zobrazení. Tento přístup je bližší tradiční kartografii, která pracuje s principem generalizace a
zdůraznění podstatných informací. Tento přístup se uplatňuje zejména v situacích, kdy je 3D
model vytvářen pro konkrétní účel a definovanou cílovou skupinu. Zároveň je vhodnější
pro analýzy a odborné interpretace různých jevů, které model zobrazuje.
Z hlediska GIS je proto důležité najít rovnováhu mezi realističností a čitelností. 3D
vizualizace musí respektovat technická omezení, ale zároveň by měla podporovat porozumění
prostorovým vztahům. Lei, Liang a Biljecki (2024, s. 211) navíc upozorňují, že interpretace
modeluje silně ovlivněna způsobem jeho prezentace a mírou interakce.
Z uvedeného vyplývá, že 3D vizualizace není pouze otázkou grafického zpracování, ale
také otázkou toho, jak model vnímá uživatel. Právě percepční aspekty a způsoby, jakými uživatel
interpretuje hloubku, prostorové vztahy a detaily modelu, budou rozebrány v následujícím
oddíle.
2.2.2 Percepce 3D modelů uživatelem
Percepce 3D modelů je založena na způsobu, jakým lidský zrak interpretuje prostorové
informace na dvourozměrné zobrazovací ploše. Přestože jsou 3D modely konstruovány jako
trojrozměrné objekty, jejich prezentace na monitoru nebo mapovém rozhraní je vždy
zprostředkována 2D obrazem. Správné pochopení prostorových vztahů proto závisí na využití
vizuálních mechanismů, které podporují vnímání hloubky a orientaci v prostoru.
Základním prvkem prostorové interpretace j sou hloubková vodítka. Ware (2015, s. 264,
274-275) uvádí, že lidské vnímání hloubky je výsledkem kombinace více faktorů, mezi které
patří zejména překryv objektů, lineární perspektiva, změna velikosti objektů se vzdáleností,
stínování a světelné efekty. Pokud jsou tyto prvky v modelu potlačeny nebo chybí, může
docházet k nesprávné interpretaci vzdáleností či výškových rozdílů. Významnou roli hraje
perspektivní projekce. Perspektiva napomáhá rozlišit vzdálenější a bližší objekty prostřednictvím
jejich velikosti a sbíhání rovnoběžných linií. Například ortogonální zobrazení, často používané
v technických aplikacích GIS, může snižovat intuitivní prostorové vnímání, přestože poskytuje
20
přesnější měřítkové vztahy. Volba typu projekce tak přímo ovlivňuje způsob interpretace
modelu.
Dalším důležitým faktorem je osvětlení. Ware (2015, s. 264-267) potvrzuje, že správně
nastavené světelné podmínky jsou klíčové pro orientaci uživatele a odhad měřítka. Stínování a
směrové světlo zvyšují plasticitu objektů, což pomáhá rozlišit jejich tvar; bez nich může model
působit ploše a ztrácet čitelnost. Osvětlení tedy není pouze estetickým doplňkem, ale nástrojem
prostorové komunikace. U fotorealistických modelů proto záleží na počasí a výšce slunce, aby
nevznikaly stíny, které vnímání modelu znesnadňují.
Percepce 3D modelu je tedy výsledkem kombinace geometrie, projekce a vizuálního
stylu. I při vysoké geometrické přesnosti může být model obtížně interpretovatelný, pokud
postrádá dostatečná hloubková vodítka nebo vhodné světelné podmínky. Otázka čitelnosti
modelu tak nesouvisí pouze s jeho realističností, ale také s mírou detailu a způsobem jeho
zobrazení. Právě problematika volby míry detailu a jejího vlivu na interpretaci modelu je jedním
z klíčových témat současné 3D kartografie a bude rozvedena v následující podkapitole věnované
úrovním detailu (LoD).
2.2.3 Úroveň detailu (LoD)
Pojem Level of Detail (LoD) označuje míru geometrické a sémantické podrobnosti, s jakou je
objekt reprezentován v digitálním 3D modelu. Koncept LoD se začal systematicky rozvíjet
v souvislosti se standardizací 3D městských modelů na počátku 21. století. Především byl
vytvářen v návaznosti na vývoj datového modelu CityGML, který byl přijat jako standard Open
Geospatial Consortium (OGC) v roce 2008 ( K O L B E , 2009, s. 15). CityGML zavedl hierarchickou
klasifikaci úrovní detailu budov, která umožňuje reprezentovat tentýž objekt v různých stupních
podrobnosti podle účelu použití, dostupnosti dat nebo technických omezení. LoD zde
nepředstavuje pouze rozdíl v geometrickém rozlišení, ale zahrnuje i rozdílný rozsah
sémantických informací. Obr. 3 znázorňuje původní klasifikaci pěti úrovní detailu podle
standardu CityGML 1.0 z roku 2008. CityGML v reakci na původní nedostatky byla v roce 2012
vytvořena verze 2.0, do které se přidali další prvky (BlLJECKl 2017, s. 23). Velká koncepční
změna nastala v roce 2021, kdy se vyškrtla kategorie LoD4 a pro interiér se vytvořil vlastní
standard ( W A N G , Z A K A R I A 2025, s. 1).
21
LoDO LoD1 LoD2
Obr. 3 Level of detail v standardu CityGML (Převzato z: KOLBE (2009))
Podle Kolbeho (2009) jsou základní úrovně detailu definovány následovně:
LoDO - plošná reprezentace budovy (např. půdorys nebo střešní rovina v podobě 2,5D
modelu).
LoDl - jednoduchý objemový model budovy ve tvaru hranolu bez detailů střechy.
LoD2 - model se strukturovanou střechou a základními architektonickými prvky.
LoD3 - architektonicky detailní model s okny, dveřmi a dalšími prvky fasád.
LoD4 - model s detailním interiérem.
Tato klasifikace se stala základním referenčním rámcem pro tvorbu a výměnu 3D
městských modelů. Postupně se však ukázalo, že její aplikace v praxi není vždy jednoznačná a že
samotná definice LoD může být interpretována různými způsoby.
Zásadní revizi tradičního chápání LoD provedl Biljecki (2017, s. 91-95), který upozornil
na několik koncepčních i praktických problémů původního modelu. Kritika poukazovala na
problém, že v CityGML se kombinuje více dimenzí detailu (geometrická, sémantická i
topologická), dále že jeden model může obsahovat prvky zvíce úrovní současně a že mezi
jednotlivými úrovněmi existují velké interpretační rozdíly. Proto Biljecki (2017, s. 101-118)
navrhl podrobnější klasifikaci, která rozlišuje úrovně detailu nejen mezi kategoriemi
22
LoDO - LoD3, ale i uvnitř nich. Tím dochází k jemnějšímu odstupňování geometrické i
strukturální komplexity modelu. Rozšířená klasifikace (Obr. 4) rozděluje každou hlavní úroveň
LoD na několik podúrovní (např. LoDl.O - LoD1.3), které reflektují rozdílnou míru strukturální
členitosti objektu.
LOD3
LOD3.0
^
LOD3.1 LOD3.2
•^m TUDelIt
LOD3.3
Obr. 4 Rozšířená klasifikace Level of detail. (Převzato: BILJECKI 2017, s. 76)
V rámci LoDO se rozlišuje například jednoduchá plošná reprezentace odpovídající
půdorysu (LoDO.O) a model zahrnující detailnější tvar střechy či její členění (LoDO. 1-0.3). Tím
je zdůrazněno, že i v rámci 2,5D reprezentace mohou existovat významné rozdíly v informační
hodnotě modelu.
U úrovně LoDl, která je tradičně chápána jako jednoduchý blokový model budovy,
Biljecki (2017, s. 108) ukazuje, že i zde může docházet k výrazným rozdílům. Zatímco LoDl.O
představuje čistý hranol bez dalšího členění, vyšší podúrovně již mohou zahrnovat přístavby,
objemové členění nebo rozdělení budovy na více částí. Geometrická komplexita se tedy zvyšuje,
aniž by bylo nutné přecházet na vyšší hlavní úroveň LoD2.
23
V rámci LoD2 dochází k zásadnímu rozšíření geometrické informace o detail střechy a
základní architektonické prvky. Podúrovně LoD2.x rozlišují míru detailu střešní struktury,
přítomnost vikýřů, komínů či dalších konstrukčních prvků. Tím je umožněno přesněji
klasifikovat modely, které by podle původního schématu spadaly do stejné kategorie, avšak
jejich vizuální i analytická hodnota je odlišná. LoD2 tak již nepředstavuje jednotnou kategorii,
ale spektrum modelů s rozdílnou mírou informační bohatosti.
Nejvyšší úroveň LoD3 je v rozšířeném schématu rovněž rozdělena do více podúrovní,
které reflektují postupné přidávání fasádních detailů, otvorových prvků, balkonů či dalších
konstrukčních částí budovy. Biljecki (2017, s. 110) tak zdůrazňuje, že LoD by neměl být chápán
jako jednoznačně vymezená kategorie, ale jako flexibilní klasifikační rámec umožňující přesnější
popis 3D modelů.
Význam této klasifikace spočívá především v tom, že umožňuje lépe identifikovat datové
sady a podporuje přesnější komunikaci jejich kvality. V kontextu 3D kartografie je tato
skutečnost zásadní, protože míra detailu přímo ovlivňuje čitelnost modelu, jeho výpočetní
náročnost i vhodnost pro konkrétní analytické úlohy. Rozšířené schéma LoD tak představuje
nejen technické zpřesnění původní klasifikace, ale i důležitý krok směrem k systematičtějšímu
hodnocení 3D městských modelů.
2.2.4 Generalizace ve 3D
Zatímco koncept LoD označuje strukturální úroveň detailu modelu, generalizace představuje
proces cílených úprav s ohledem na konkrétní účel použití. V tradiční kartografii je generalizace
chápána jako soubor operací vedoucích k redukci, zjednodušení či zdůraznění vybraných prvků
mapového obsahu ( L O N G L E Y a kol. 2005). Ve 3D prostředí však tento proces nabývá další
dimenze, protože pracuje s objemovou geometrií a prostorovou strukturou objektů.
3D generalizace může zahrnovat například redukci počtu vrcholů a hran, zjednodušení
střešních konstrukcí, odstranění drobných architektonických prvků nebo slučování více objemů
do jednoho celku. Nejde tedy pouze o geometrické zjednodušení, ale o komplexní úpravu
modelu, která musí zachovat jeho základní morfologické a sémantické vlastnosti. Nesprávně
provedená generalizace může vést ke ztrátě podstatných prostorových vztahů a snížení
interpretační hodnoty modelu.
Problematika LoD a 3D generalizace tak představuje důležitý průsečík mezi
technologickým řešením modelu a jeho kartografickou funkcí. Správně zvolená úroveň detailu
by měla respektovat jak účel modelu, tak cílovou skupinu uživatelů a technické možnosti
zobrazovacího prostředí. V tomto smyslu lze LoD chápat jako prostředek optimalizace mezi
realističností, čitelností a efektivitou 3D vizualizace. V kontextu historických areálů, jakým je
24
klášter Rosa coeli, hraje volba správného LoD a vhodná generalizace zásadní roli. Pro základní
orientaci v širším území je vhodná generalizovaná vizualizace, která nezahlcuje uživatele a
zároveň bude kompatibilní s imerzivními rozhraními různých webových platforem. Další
podkapitola se zaměří právě na tyto moderní trendy vizualizace v různých prostředích.
2.3 Trendy ve virtuálním prostředí
Rozvoj 3D modelování v geoinformatice je v současnosti úzce spojen s proměnou způsobu
prezentace prostorových dat. Zatímco dříve byly 3D modely využívány především jako statické
vizualizace nebo lokální aplikace, současné trendy směřují k jejich zpřístupnění prostřednictvím
webových platforem a interaktivních virtuálních prostředí. V kontextu současných GIS aplikací
již není cílem pouze vytvoření geometricky přesného modelu, ale jeho efektivní sdílení,
interaktivní prohlížení a využití širší skupinou uživatelů.
Virtuální prostředí lze chápat jako počítačově generované trojrozměrné prostředí,
ve kterém se uživatel může pohybovat a interagovat s prostorovými objekty. V kontextu
geografických informačních systémů představují prostředek pro komunikaci geografických dat,
podporu rozhodování i popularizaci prostorových informací. Virtuální a imerzivní prostředí
umožňují propojit vizualizaci, interakci a prostorové poznávání, přičemž klíčovou roli hraje pocit
přítomnosti uživatele (sense of presence) ve virtuálním prostoru a způsob, jakým je prostor
vizuálně interpretován (STACHOŇ, K U B Í Č E K , H E R M A N 2020).
2.3.1 Webové 3D prostředí
Jedním z nej významnějších trendů současné geoinformatiky je přesun 3D vizualizaci
z desktopových aplikací do webového prostředí označovaného jako Web3D. Moderní webové
technologie, zejména WebGL a související knihovny pro práci s prostorovými daty, umožňují
zobrazování komplexních 3D scén přímo v internetovém prohlížeči bez nutnosti instalace
specializovaného softwaru. Tento přístup výrazně zvyšuje dostupnost 3D modelů a umožňuje
jejich využití nejen odborníky, ale i širokou veřejností.
Webové 3D aplikace propojují principy GIS, kartografie a počítačové grafiky. Uživatel
zde aktivně mění pohled, měřítko nebo způsob vizualizace, čímž dochází k individuálnímu
způsobu interpretace prostorových informací. Klíčovým aspektem se proto stává optimalizace
datových struktur a efektivní správa rozsáhlých 3D modelů. Y A O a kol. (2018, s. 1-2, 5)
zdůrazňují, že zásadní roli v rozvoji webového 3D GIS hraje standardizace datových modelů a
jejich ukládání v prostorových databázích umožňujících správu i online vizualizaci sémantických
3D městských modelů. Díky databázovým řešením a postupnému načítání dat je možné pracovat
25
i s rozsáhlými modely měst v reálném čase. Webové prostředí tak přestává být pouze prezentační
platformou a stává se plnohodnotným nástrojem pro sdílení a interpretaci geografických
informací. Web3D technologie se proto stále častěji uplatňují v urbanismu, turismu i prezentaci
kulturního dědictví, kde umožňují zpřístupnit komplexní prostorové modely širokému spektru
uživatelů bez nutnosti pokročilého softwarového vybavení.
2.3.2 Nové přístupy k vizualizaci: 3D Gaussian Splatting
Vedle tradičních polygonálních modelů se v posledních době objevují nové metody reprezentace
prostoru založené na obrazových datech a bodových aproximacích. Jedním z nej významnějších
současných přistupuje metoda 3DGS, představená Kerblem a kol. (2023, s. 1-2) (Obr.5).
Obr. 5 Zjednodušené schéma principu metody 3D Gaussian Splatting
Na rozdíl od klasického mesh modelování, které reprezentuje objekty pomocí
polygonálni geometrie, Gaussian Splatting popisuje scénu jako soubor prostorových Gaussových
elementů nesoucích informaci o barvě, poloze a průhlednosti. Výsledkem je vizualizace
s vysokou mírou fotorealismu a plynulým vykreslováním v reálném čase. Tento přístup vychází
z přístupu neural rendering metod, které propojují počítačové vidění a grafiku ( K E R B L a kol.
2023, s. 4-5). Hlavní výhodou je schopnost realisticky rekonstruovat scénu přímo
z fotografických dat bez nutnosti detailního manuálního modelování. Vstupní obrazová data
přitom nemusí pocházet pouze z reálného snímání, ale mohou být generována i synteticky
26
v grafických softwarech. Naopak nevýhodou je omezená geometrická přesnost a nevhodnost pro
analytické úlohy GIS, protože model neobsahuje explicitní topologickou strukturu.
Gaussian Splatting tak představuje alternativní směr vývoje 3D vizualizací, který
naznačuje posun od geometricky přesných modelů směrem k vizuálně věrným reprezentacím
prostoru. V kontextu kulturního dědictví se tato metoda ukazuje jako vhodná zejména pro
prezentaci a popularizaci historických objektů. Uvedené technologické přístupy zároveň ukazují,
že současné 3D modelování již není definováno pouze způsobem tvorby modelu, ale především
možnostmi jeho vizualizace, sdílení a interaktivní prezentace. Tyto principy proto tvoří
teoretický základ pro návrh a realizaci 3D modelu kláštera Rosa coeli a pro výběr vhodných
způsobů jeho následné vizualizace, které budou dále rozpracovány v praktické části práce.
27
3 DATA A METODIKA
Tato kapitola představuje datové zdroje a metodický postup použitý při tvorbě 3D modelu
kláštera Rosa coeli. Důraz je kladen zejména na integraci vstupních dat, jejich vzájemnou
kompatibilitu a možnosti využití pro digitální rekonstrukci areálu kláštera v jeho současné
podobě. Součástí kapitoly je rovněž zdůvodnění výběru použitých softwarových nástrojů a
technologických postupů s ohledem na požadavky přesnosti, efektivity zpracování a výsledné
prezentace modelu.
Jednotlivé datové zdroje byly analyzovány z hlediska jejich přesnosti, úplnosti a
využitelnosti pro 3D modelování. Celkový postup práce spočíval ve zpracování dat ve vybraných
softwarech od jejich přípravy v prostředí GIS, přes tvorbu a úpravu geometrie v 3D
modelovacím programu až po vizualizaci a návrh způsobů prezentace výsledného modelu.
Postup práce je schematicky znázorněn na Obr. 6, zatímco detailní popis metodického postupuje
uveden v následujících podkapitolách.
Obr. 6 Diagram metodického postupu práce
28
3.1 Datová základna
Tvorba 3D modelu kláštera Rosa coeli vycházela z kombinace více datových zdrojů, které se
lišily svým původem, datovým formátem i dosaženou prostorovou přesností. Výběr jednotlivých
datových sad byl proveden s ohledem na požadavky dostupnosti podkladů a jejich využitelnost
pro digitální rekonstrukci současné podoby kláštera. Datová základna práce zahrnuje prostorová
data poskytovaná Českým úřadem zeměměřickým a katastrálním (ČÚZK), stavební dokumentaci
poskytnutou vlastníkem areálu - Biskupstvím brněnským - a obrazová data pořízená autorem
nebo získaná z veřejně dostupných zdrojů. Přehled všech vstupních datových sad je uveden
v Tab. 3.
Tab. 3 Přehled vstupních dat
Vstupní data Poskytovatel Typ dat Formát Primární účel
Digitální model
reliéfu
ČÚZK mračno bodů .las výškové usazení modelu
Katastrální mapa ČÚZK vektorová data .shp polohová reference objektů
Stavební plán
(2013)
Biskupství
brněnské
CAD dokumentace .dwg
geometrická struktura
objektu
Historické
stavební plány
Biskupství
brněnské
obrazová data .pdf detailní rekonstrukce prvků
Vlastní
fotografie
autor obrazová data •JPg tvorba textur
Textury AmbientCG obrazová data •JPg tvorba textur
Jako základní prostorový podklad pro výškové zasazení modelu do terénu sloužila data
leteckého laserového skenování (LiDAR) poskytovaná CÚZK ve formátu komprimovaných
mračen bodů .laz, ze kterých vychází Digitální model reliéfu 5. generace (DMR 5G). Jedná se o
výškopisný model území České republiky s průměrnou hustotou přibližně 1-5 bodů na m2
a
střední výškovou chybou do 0,18 m odkrytém terénu (ČÚZK 2022). Data byla poskytnuta ve
formátu .laz, který představuje komprimovanou variantu standardního formátu pro ukládání
mračen bodů .las. Tato data umožnila přesné výškové umístění výsledného modelu v terénu a
zároveň posloužila pro vizualizaci reliéfu v bezprostředním okolí kláštera.
Jako polohová reference pro orientaci v území a ověření prostorové polohy stavebních
objektů byla využita katastrální mapa poskytovaná rovněž ČÚZK ve vektorovém formátu. Tato
data posloužila zejména při georeferencování stavební dokumentace, kdy bylo nutné porovnat
polohu objektů v CAD výkresech s jejich katastrálně evidovanou polohou. Tato data byla
zvolena vzhledem k jejich oficiálnímu charakteru a garantované polohové odchylky maximálně
0,14 m v rámci státního mapového díla.
29
Nej důležitějším podkladem pro geometrické modelování byl stavební plán areálu z roku
2013 dodaný Biskupstvím brněnským jakožto vlastníkem nemovitosti. Dokumentace byla
poskytnuta ve formátu .dwg, tedy ve vektorovém formátu nativním pro prostředí AutoCAD, a
obsahovala půdorysy jednotlivých podlaží, řezy a pohledy na objekt. Data byla vypracována
autorizovaným projektantem v rámci stavebního řízení v roce 2013 a předpokládá se její
centimetrová přesnost odpovídající běžné stavební dokumentaci. Tato data tvořila primární zdroj
pro odvození půdorysné geometrie modelu a konstrukčních výšek jednotlivých objektů. Stavební
plány byly původně vedeny v lokálním souřadnicovém systému bez jednoznačné vazby
na referenční geodetický systém, bylo proto nezbytné provést jejich georeferencování
do souřadnicového systému S-JTSK (EPSG:5514). To bylo provedeno na základě vlícovacích
bodů identifikovatelných v katastrálních polohopisných datech. CAD dokumentace
představovala jediný zdroj, který nebylo možné získat z otevřených datových zdrojů.
Doplňkovou součást stavební dokumentace tvořily historické stavební plány rovněž
poskytnuté Biskupstvím brněnským, dostupné ve formě skenovaných dokumentů ve formátu
.pdf. Tyto materiály zahrnovaly starší výkresovou dokumentaci a umožnily doplnit nebo ověřit
geometrii specifických konstrukčních a architektonických prvků, zejména u částí areálu, kde
novější stavební plán neobsahoval dostatečné detaily. Tyto podklady nebyly využity jako přímý
geometrický vstup, ale sloužily jako referenční obrazový zdroj podporující interpretaci
architektonických detailů během modelování.
Pro tvorbu povrchových textur pokrývajících geometrii modelu byly využity dva zdroje
obrazových dat. Prvním zdrojem byly vlastní fotografie pořízené autorem přímo v terénu
při návštěvě areálu. Snímky zachycují aktuální stav povrchů zdiva, kamenných článků a
posloužily jako texturový podklad pro části modelu. Druhým zdrojem byly materiálové textury
z platformy AmbientCG, která poskytuje fyzikálně věrné (PBR — Physically Based Rendering)
materiálové sady ve volně dostupné licenci ( A M B I E N T C G 2026). Textury PBR zahrnují i
normálové mapy a mapy drsnosti, což umožňuje věrné zobrazení materiálových vlastností
povrchů za různých světelných podmínek. Tyto materiálové sady byly aplikovány na části
modelu, kde vlastní fotografická data nebyla dostatečná nebo kde bylo žádoucí zajistit vizuálně
konzistentní pokrytí rozsáhlejších ploch. Kombinace vlastních fotografií a standardizovaných
PBR materiálů umožnila dosáhnout rovnováhy mezi autenticitou vizuální reprezentace a
technickou konzistencí texturování.
V průběhu návrhu datové základny byly zvažovány také další volně dostupné prostorové
datové sady, které však nebyly do výsledného postupu zahrnuty z důvodu jejich omezené
vhodnosti pro přesné georeferencování. Jedním z analyzovaných zdrojů byla ortofotomapa
poskytovaná CUZK. Tento zdroj však nebyl použit, protože půdorysné hrany stavby nebyly vždy
jednoznačně identifikovatelné a některé rohy objektů byly překryty částmi budovy. Tato
30
skutečnost znemožnila spolehlivou identifikaci vlícovacích bodů potřebných pro přesné
georeferencování. Ortofotomapa byla proto využita pouze jako vizuální kontrolní podklad.
Zvažováno bylo rovněž využití databází otevřených prostorových dat, zejména
OpenStreetMap. Tato data vznikají komunitním mapováním a jejich geometrická přesnost i
úroveň detailu se liší v závislosti na lokalitě a způsobu jejich pořízení ( S E N E R A T H E a kol. 2017,
S. 139). Pro georeferencování proto byla zvolena katastrální data CUZK, která poskytují
garantovanou polohovou přesnost.
3.2 Použité softwarové nástroje
Metodický postup práce vyžadoval využití několika softwarových nástrojů pokrývajících
jednotlivé fáze zpracování dat - od přípravy prostorových podkladů, přes tvorbu a texturování
3D modelu až po experimentální způsoby vizualizace. Výběr nástrojů byl proveden s ohledem
na kompatibilitu datových formátů, možnosti práce s georeferencovanými daty, flexibilitu
modelování a dostupnost softwaru. Přehled použitých nastrojuje uveden v Tab. 4, jejich role v
pracovním postupuje schematicky znázorněna na Obr. 6.
Tab. 4 Přehled softwarových nástrojů
Software Typ Verze Licence Primární využití
ArcGIS Pro
GIS
software
3.6.1 komerční
převod dwg do shp, georeferencování,
základní extruze zdí
Blender
3D
modelovací
software
5.0 open-source
modelování věže, štítu a oken,
texturování, renderování snímků pro
3DGS
IMGonline.com
webová
aplikace
- zdarma tvorba textur z vlastních fotografií
Nerfstudio
software
pro 3DGS
- open-source
rekonstrukce scény, trénování 3DGS
modelu
ArcGIS Online
webový
GIS
- komerční
publikace 3D modelu ve webovém
prostředí, interaktivní prezentace
SuperSplat
webová
aplikace
- open-source
editace splatů, optimalizace a finální
vizualizace 3DGS
31
Prostorová příprava dat probíhala v prostředí softwaru ArcGIS Pro (Esri), které
představuje standardní profesionální GIS platformu pro práci s prostorovými daty. Software byl
zvolen především díky nativní podpoře CAD formátů (DWG), LiDAR dat ve formátu LAS/LAZ
a pokročilým nástrojům pro georeferencování a prostorové transformace. Tyto vlastnosti
umožnily efektivní integraci heterogenních datových zdrojů do souřadnicového systému S-JTSK
a vytvoření konzistentního prostorového základu modelu. Významnou výhodou ArcGIS Pro je
také přímá podpora 3D scén a práce s multipatch geometrií, což umožňuje základní objemové
modelování již v prostředí GIS (ESRI 2023). GIS prostředí tak sloužilo jako přechodová fáze
mezi geodeticky přesnými daty a následným detailním modelováním.
Alternativou k tomuto řešení byl open-source software QGIS. Přestože QGIS poskytuje
široké možnosti prostorových analýz, jeho podpora pokročilé práce s LAS datasety a stabilní
integrace C A D dat je ve srovnání s ArcGIS Pro omezenější. (FIGUEIREDO a kol. 2025,
s. 997-998) Pro daný postup, založený na kombinaci LiDAR a CAD dokumentace, proto nebyl
vyhodnocen jako optimální nástroj.
Stěžejním nástrojem pro tvorbu geometrie a vizualizaci modelu byl software Blender,
open-source 3D grafická platforma distribuovaná pod licencí GPL. Výběr tohoto nástroje byl
motivován zejména kombinací širokých modelovacích možností, dostupnosti bez licenčních
omezení a dostatečné funkční vybavenosti pro potřeby detailního polygonálního modelování.
Blender poskytuje pokročilé nástroje polygonálni editace, boolean operace a systém
nedestruktivních modifikátoru, které umožňují efektivní tvorbu architektonických prvků, jako
jsou okenní otvory, římsy nebo střešní konstrukce. (BLENDERFOUNDATION 2026)
Alternativně byly zvažovány nástroje SketchUp, Autodesk Revit a Autodesk 3ds Max.
SketchUp nabízí intuitivní modelování architektonických objektů, avšak omezenější práci
s komplexní topologií a materiálovým systémem. Revit je primárně určen pro BLM a
parametrické projektování staveb, což by vedlo k nadbytečné komplexitě modelu vzhledem
k cílům práce. Software 3ds Max poskytuje srovnatelné vizualizační možnosti, avšak jeho
komerční licence představuje výrazné omezení dostupnosti a reprodukovatelnosti postupu.
Blender tak představoval optimální kompromis mezi funkčností, flexibilitou a dostupností. Tento
výběr navíc koresponduje s nezávislým hodnocením expertních technologických serverů, které
Blender dlouhodobě řadí mezi nej lepší dostupné softwary pro 3D modelování (TECHRADAR
2025).
Pro přípravu textur z vlastních fotografií byl využit webový nástroj LMGonline, umožňující
generování bezešvých textur vhodných pro opakované mapování povrchů. Vytváření seamless
textur minimalizuje vizuální artefakty při pokrytí rozsáhlejších ploch modelu.
Experimentální část práce zaměřená na metodu 3DGS byla prováděná v open-source
programu Nerfstudio. Tento nástroj nemá vlastní uživatelské rozhraní a ovládá se přes
32
příkazovou řádku. Slouží k rekonstrukci 3D scény z obrazových dat na základě metod
neuronových radiancí a jejich variant, včetně implementace 3DGS (TANČÍK a kol. 2023).
Nerfstudio umožňuje trénování modelu ze sady vstupních snímků, optimalizaci parametrů scény
a export výsledného modelu do formátů vhodných pro další zpracování a vizualizaci. Výhodou
tohoto řešení je vysoká flexibilita a aktivní vývoj, který reflektuje aktuální trendy
v oblasti rekonstrukce 3D scén z obrazových dat. Omezením je naopak vyšší technická
náročnost, zejména z hlediska konfigurace prostředí a požadavků na výpočetní výkon.
K webové publikaci výsledného 3D modelu byl využit nástroj ArcGIS Online, který
představuje cloudovou platformu pro sdílení a vizualizaci prostorových dat. Tento nástroj
umožňuje publikaci 3D scén přímo z prostředí ArcGIS Pro a jejich následnou prezentaci
prostřednictvím webového rozhraní. Výhodou je zejména jednoduchá integrace s ostatními
produkty ekosystému Esri, podpora georeferencovaných dat a možnost tvorby interaktivních
aplikací, například ve formě ArcGIS Story Maps (ESRI 2023). Omezením může být závislost na
komerčním licenčním modelu a omezené možnosti pokročilé úpravy vizualizační logiky oproti
specializovaným webovým řešením.
Pro vizualizaci výstupu metody 3DGS byla využita webová aplikace SuperSplat. Tento
nástroj umožňuje interaktivní zobrazení modelu založeného na Gaussian Splattingu přímo
ve webovém prohlížeči, včetně základních úprav, jako je odstranění nadbytečných nebo chybně
rekonstruovaných prvků scény. Výhodou je především jednoduchost použití a možnost rychlé
prezentace výsledků bez nutnosti instalace specializovaného softwaru. Nevýhodou j sou naopak
omezené možnosti detailní editace modelu a chybějící prostorová reference.
3.3 Metodický postup
Celkový metodický postup práce byl rozdělen do tří na sebe navazujících fází: prostorová
příprava dat, tvorba a úprava 3D modelu a vizualizace a prezentace výsledného modelu.
Navržený postup odpovídal běžně používaným postupům při tvorbě digitálních modelů
kulturního dědictví, které kombinují GIS pro zajištění prostorové přesnosti s nástroji počítačové
grafiky umožňujícími detailní geometrické a vizuální zpracování modelu (DlMARA a kol. 2026,
s. 1-2).
První fáze zahrnovala přípravu vstupních prostorových dat pro modelování a jejich
georeferencování. Cílem této fáze bylo vytvoření geometricky konzistentního podkladu
definujícího polohu, rozsah a základní objemovou strukturu modelovaného areálu. Výsledkem
byl georeferencovaný hmotový model odpovídající úrovni detailu LoD 1.3, který sloužil jako
prostorový rámec pro následné detailní modelování. Využití GIS prostředí v této fázi odpovídalo
doporučeným postupům, podle nichž je zajištění správné prostorové reference základním
33
předpokladem pro tvorbu realistických 3 D modelů krajiny a architektury ( C A J T H A M L ,
K R A T O C H V Í L O V Á , J A N A T A 2019, s. 1).
Druhá fáze spočívala ve zvýšení geometrické a vizuální podrobnosti modelu
prostřednictvím polygonálního modelování a aplikace materiálových vlastností. Cílem této fáze
bylo zvýšit úroveň detailu na LoD 3.2. Na základní hmotový model byly doplněny
architektonické prvky a aplikovány fyzikálně založené textury, které umožňovaly realistickou
simulaci interakce světla s povrchem objektů. Výsledkem byl model na příslušné úrovni LoD,
určený pro vizuální prezentaci a další experimentální zpracování.
Třetí fáze se věnovala vizualizaci výsledného modelu ve více variantách s ohledem
na různé cílové skupiny a způsoby použití. Polygonálni model byl exportován pro potřeby
statické, dynamické a webové prezentace, přičemž pro každou variantu byly zvažovány odlišné
formáty a platformy. Paralelně byla realizována experimentální vizualizace metodou 3 D G S ,
jejímž vstupem byly syntetické snímky renderované v Blenderu. Tato varianta představuje
alternativní přístup k vizuální reprezentaci prostoru, který byl v práci srovnáván s tradiční
polygonálni metodou.
Zvolený postup vycházel z konkrétních podmínek a omezení daných charakterem
lokality. Vzhledem k fyzickému stavu objektu a absenci prostředků pro letecké plošné
snímkování nebyla využita metoda fotogrammetrie ani na samotné modelování, ani na 3 D G S
vizualizaci. Proto byla pro 3 D G S zvolena varianta založená na syntetických snímcích. Model
zachycuje současný stav areálu, nikoli jeho historickou podobu, avšak může v budoucnu sloužit
jako výchozí podklad pro modelování jednotlivých historických etap kláštera.
34
4 TVORBA REFERENČNÍHO 3D MODELU
Tato kapitola se zaměřuje na samotný proces tvorby referenčního 3D modelu areálu kláštera
Rosa coeli, který představuje hlavní praktický výstup této bakalářské práce. Cílem bylo vytvořit
prostorově přesný a vizuálně srozumitelný model současného stavebního stavu areálu. Jednotlivé
fáze tvorby modelu jsou popsány v následujících podkapitolách - od přípravy dat v prostředí
GIS, přes konstrukci geometrie ze stavebních plánů až po pokročilé úpravy v Blenderu a finální
vizualizaci modelu.
4.1 Příprava dat v prostředí ArcGIS Pro
První fáze tvorby referenčního 3D modelu probíhala v prostředí softwaru ArcGIS Pro, který
sloužil jako základní platforma pro přípravu vstupních dat, jejich prostorové sjednocení a
vytvoření výškového i polohového rámce celého modelu.
Jako výškový podklad byl využit Digitální model reliéfu 5. generace (DMR 5G) ve
formátu .laz. Pro práci v ArcGIS Pro bylo nejprve nutné data převést a vytvořit z nich LAS
Dataset (.lasd), který umožňuje efektivní správu a vizualizaci bodového mračna. Výsledný
dataset sloužil jako základní výšková reference pro zasazení modelu do terénu. Pro další práci
byla vytvořena Local Scene, tedy lokální 3D scéna v souřadnicovém systému S-JTSK/Krovak
East North (EPSG: 5514). Tento typ scény umožňuje přesnou práci s výškovými daty a
následnou tvorbu objemových prvků přímo v trojrozměrném prostředí.
Stěžejním krokem této fáze byl import stavebních plánů ve formátu .dwg (Obr. 7). CAD
dokumentace obsahovala půdorysy, řezy a pohledy jednotlivých částí areálu, avšak nebyla
vedena v žádném souřadnicovém systému. Po importu do ArcGIS Pro se proto výkres nacházel
mimo správnou prostorovou polohu a bylo nutné provést jeho transformaci. Před
georeferencováním stavební dokumentace byla provedena selekce .dwg souboru, ze kterého byly
vybrány pouze půdorysné části využitelné pro další modelování. Tyto prvky byly následně
převedeny do samostatné feature class. Po tomto převodu již nebylo možné využít standardní
georeferenční nástroje v záložce Imagery, a proto prostorové usazení probíhalo pomocí
editačních funkcí Move, Rotate, Scale a Transform bez geometrické deformace objektu. Jako
vlícovací body byly použity rohy objektů identifikovatelné v katastrální mapě. Celkem bylo
využito šest kontrolních bodů rozmístěných po obvodu hlavních stavebních částí areálu.
35
Obr. 7 Import stavebního plánu ve formátu .dwg před výběrem půdorysných prvků a prostorovým usazením (Zdroj
dat: BISKUPSTVÍ BRNĚNSKÉ 2013)
Po prostorovém usazení CAD dokumentace následovala příprava jednotlivých
polygonových vrstev určených pro následnou extruzi stěn. Klíčové bylo rozdělení jednotlivých
částí půdorysu tak, aby každý polygon odpovídal části objektu se stejnou výškou. V místech
změny výšky bylo nutné geometrii rozdělit pomocí nástroje Split. Některé složitější části
geometrie však nebylo možné efektivně upravit přímo v ArcGIS Pro a jejich finální úprava byla
proto ponechána až na následné zpracování v Blenderu. Takto připravená data vytvořila přesný
prostorový základ pro další fázi modelování, ve které probíhala samotná konstrukce 3D
geometrie objektů.
4.2 Konstrukce modelu ze stavebních plánů
Po přípravě a prostorovém usazení vstupních dat následovala samotná konstrukce
základní geometrie 3D modelu. Každému polygonu byla na základě stavebních plánů a
výškových údajů přiřazena příslušná výška zjištěna ze stavebních plánů. Tyto hodnoty byly
následně využity pro extruzi polygonových vrstev ve 3D scéně, kde byl typ extruze navázán
přímo na atributové pole s výškami jednotlivých prvků. Jelikož samotná extruze v tomto
softwaru představuje pouze vizuální efekt nad 2D daty, byla vrstva pro vytvoření skutečného
36
prostorového tělesa následně převedena do formátu Multipatch. Tímto postupem vznikl
geometricky definovaný 3D model areálu (Obr. 8), který odpovídal úrovni detailu LoD 1.3.
Obr. 8 Model kláštera Rosa coeli v LoD 1.3 před exportem do Blenderu (Zdroj dat: BISKUPSTVÍ BRNĚNSKÉ 2013;
vlastní zpracování)
Výsledný model v této fázi představoval základní objemovou strukturu bez detailních
architektonických prvků, jako jsou štíty, detailní věž, okenní otvory nebo klenby. Tyto prvky
nebylo možné efektivně řešit pouze pomocí GIS nástrojů, a proto byly doplněny až v následující
fázi modelování. Vrstva ve formátu Multipatch byla následně exportována do formátu Collada
(.dae), který umožnil její další zpracování v prostředí Blender.
4.3 Pokročilé úpravy a texturování v Blenderu
Po vytvoření základního objemového modelu v prostředí ArcGIS Pro byl model exportován
do prostředí Blender, kde probíhaly pokročilejší geometrické úpravy a finální vizuální
zpracování. Tato fáze byla zaměřena především na doplnění detailnějších architektonických
prvků, opravu geometrie a vytvoření realistického povrchového vzhledu modelu pomocí textur.
Importovaný model ve formátu Collada (.dae) představoval objemově správný základ,
avšak jeho geometrie nebyla dostatečně detailní pro výslednou vizualizaci. Nejprve proto
proběhla úprava horních ploch objektů, jejich zarovnání a sjednocení výškových úrovní.
37
Současně bylo nutné odstranit nadbytečné vrcholy, opravit nepřesnosti vzniklé při převodu z GIS
prostředí a upravit problematické části geometrie, zejména podpěry a nepravidelné části zdiva.
Dalším krokem bylo doplnění architektonických prvků, které nebylo možné efektivně
vytvořit již v prostředí ArcGIS Pro. Jednalo se především o modelaci věže, kde byl přidán válec
o osmi stěnách společně s jehlanovou střechou také o osmi stěnách. Dále byla geometrie
doplněna o zkrácený trojúhelníkový štít, který byl vytvarován z kvádru. V místech bočních
výklenků kostela byly přidány pomocí funkce Bridge Edge Loops klenby, které byly
vytvarovány do typických oblouků. Vchodový portál se vložil jako samostatný objekt, který byl
vytvarován z krychle do špičky a poté pomocí Inset Faces bylo docíleno postupného
zmenšování. Poslední geometrickou úpravou bylo vymodelování hvězdy na vrcholu štítu, která
je složená z 6 válců, které byly zužovány a rozšiřovány. Díky těmto přidáním došlo k výraznému
zpřesnění celkové siluety modelu.
Významnou část práce představovalo vytvoření okenních otvorů. Nejprve byl samostatně
vytvořen obrys okna, který byl extrudován do prostorového objemu. Poté byl napasován na
přesné místo kde se okno nachází tak, aby jeho objem přesahoval tloušťku zdiva. Následně byl
na model realizován nástroj Boolean Modifier, který umožnil přesné odečtení obou objektu od
sebe. Tento postup byl zvolen zejména s ohledem na snadnou opakovatelnost operace při
umisťování většího množství okenních otvorů, jejichž rozestupy nebyly pravidelné. Alternativní
postupy založené na manuální editaci topologie by byly v tomto případě výrazně časově
náročnější a méně přesné. Současně bylo nutné ručně upravit některé části geometrie v místech
složitějších konstrukčních detailů. Těmito úpravami skončila modelovací část vBlenderu a
model již měl dostatečně detailní geometrii v LoD 3.2 geometrii (Obr. 9).
38
Obr. 9 Model kláštera Rosa coeli v L o D 3.2 v Blenderu po provedení geometrických úprav (Zdroj dat: BISKUPSTVÍ
BRNĚNSKÉ 2013; vlastní zpracování)
Po dokončení geometrických úprav následovalo texturování modelu. Před aplikací textur
bylo nutné provést U V rozvinutí modelu, které umožnilo správné mapování obrazových dat
na povrch geometrie. Jako hlavní zdroj materiálů byly využity kvalitní PBR textury z volně
dostupné databáze AmbientCG, které modelu dodaly základní tvar a barvu, mapy hrubosti a
prostorový detail povrchu. Pro zachycení specifických detailů reálného zdiva byly dodatečně
využity dvě textury vytvořené z vlastních fotografií pořízených při terénním průzkumu. Tyto
snímky byly upraveny do podoby bezešvých textur pomocí webového nástroje JJVIGonline, čímž
se eliminovaly viditelné přechody při jejich opakování. Tvorba finálního materiálu probíhala
v uzlovém editoru (Shader Editor), kde byly jednotlivé texturové vrstvy komplexně propojeny
pomocí procedurálních řídicích masek (Obr. 10).
39
Obr. 10 Ukázka Shader Editoru základní textury kamene na zdech modelu
Původní PBR textury z AmbientCG a vlastní vyfotografované textury byly vzájemně
prolínány (pomocí uzlu Mix Shader), přičemž masku pro toto prolnutí tvořila procedurální mapa
Noise Textuře. Tímto krokem se podařilo organicky narušit příliš pravidelný vzhled a zvýšit
celkovou realističnost zdiva. Pro finální definování hloubky, plasticity a přirozeného stárnutí
povrchu byl do struktury přimíchán tmavý materiál reprezentující nečistoty a usazeniny. Jeho
přesné umístění na modelu bylo řízeno procedurálními maskami z uzlů Ambient Occlusion,
který slouží pro ztmavení štěrbin a vnitřních rohů a Geometry přes parametr Pointiness, který
zdůrazňuje hrany a zakřivení geometrie. Další textury jako je střecha, dveře, plech nebo břečťan
byly vytvořeny pomocí kombinování výše popsaných nástrojů.
Před zpětným importem modelu do prostředí ArcGIS Pro bylo nutné provést tzv. bake
textur, tedy převod výsledného materiálového nastavení do jedné obrazové textury. Tento krok
byl nezbytný pro zachování vizuální podoby modelu mimo prostředí Blender, protože ArcGIS
Pro nepodporuje plné přenesení node-based materiálů. Výsledkem byl texturovaný model
(Obr. 11) ve formátu .fbx připravený pro vizualizaci a jeho další prezentaci v jiných prostředích.
40
Obr. 11 Model kláštera Rosa coeli vLoD 3.2 po aplikaci textur (Zdroj dat: BISKUPSTVÍ BRNĚNSKÉ 2013; vlastní
zpracování)
V prostředí Blender byly k základnímu objemovému modelu doplněny detailnější prvky a
došlo ke zpřesnění stávající geometrie. Následně byly aplikovány textury, které modelu dodaly
realistický vzhled. Tím vznikl finálni 3D model připravený pro další využití. Možnosti jeho
prezentace a způsoby vizualizace j sou předmětem následující kapitoly.
41
5 VIZUALIZACE A PREZENTACE MODELU
Tato kapitola se zabývá způsoby vizualizace a prezentace vytvořeného 3D modelu kláštera Rosa
coeli. Cílem je ověřit možnosti jeho prezentace prostřednictvím různých přístupů, které zahrnují
statické výstupy v prostředí GIS, animační prezentaci, publikaci ve webovém prostředí a aplikaci
metody 3DGS. Jednotlivé přístupy jsou dále popsány a následně vzájemně porovnány z hlediska
jejich vlastností a využitelnosti.
5.1 Vytvořené vizuální výstupy
Základní způsoby prezentace vytvořeného 3D modelu zahrnují statické výstupy vygenerované
v prostředí ArcGIS Pro a dynamickou animační prezentaci zpracovanou v programu Blender.
Cílem této fáze bylo demonstrovat model jak ve formě klasických kartografických výstupů
zasazených do geografického kontextu, tak prostřednictvím vizuálně atraktivní animace
umožňující detailní prostorové vnímání objektu.
5.1.1 Statická vizualizace v prostředí ArcGIS Pro
Po dokončení úprav v prostředí Blender byl detailnější model exportován ve formátu .fbx a
následně importován zpět do prostředí ArcGIS Pro. Vzhledem k povaze tohoto 3D formátu,
který nativně neuchovává metadata o geografickém souřadnicovém systému, ztratil výsledný
soubor informaci o svém prostorovém umístění. Z tohoto důvodu byla pro zpětný import
do ArcGIS Pro využita funkce Replace Multipatch. Ta umožnila nahradit původní geometricky
jednodušší model detailnější verzí bez nutnosti měnit jeho prostorové ukotvení.
Model byl následně zasazen do kontextu okolního prostředí doplněním ortofotomapy,
která poskytla realistické podkladové zobrazení krajiny. Kombinací detailního 3D modelu a
reálného podkladu vznikly statické vizualizace prezentující objekt v jeho reálném geografickém
kontextu (Obr. 12). Tyto exportované snímky slouží jako ukázka tradičního způsobu prezentace
3D dat v prostředí GIS.
42
Obr. 12 3D vizualizace kláštera Rosa coeli 2013 (Zdroj dat: BISKUPSTVÍ BRNĚNSKÉ 2013; ČÚZK 2024; vlastní
zpracování)
5.1.2 Tvorba animační prezentace v prostředí Blender
Vedle statických výstupů byla vytvořena také animační prezentace modelu v prostředí Blender,
která umožňuje dynamičtější a názornější formu vizualizace. Při tvorbě animace byl nejprve
nastaven světelný model scény pomocí HDRI mapy získané z open-source databáze Poly Haven
( P O L Y H A V E N 2 0 2 6 ) , což zajistilo realistické osvětlení a přirozené vržení stínů. Samotná
animace se skládá z několika navazujících sekvencí realizovaných pomocí skriptů a
definovaných drah kamer.
Úvodní část tvoří kruhový oblet kamery v dostatečné výšce a vzdálenosti se statickým
cílovým bodem umístěným ve středu modelu. Následuje ptačí přelet nad objektem, při kterém se
pohybuje kamera i její cílový bod, což umožňuje plynulé sledování modelu z různých úhlů. Třetí
sekvence je zaměřena na průlet předním oknem do interiéru kostela a přiblížení detailů vnitřní
struktury. Tento pohyb byl definován pomocí trajektorie pěti kontrolních bodů s fixací kamery
najeden cílový bod. Závěrečná část animace se věnuje detailnímu obletu hvězdy umístěné na
vrcholu štítu, čímž je zdůrazněn jeden z nejjemnějších geometrických prvků modelu. Všechny
43
sekvence byly sestříhány do výsledného videa (Obr. 13) v editoru CapCut, kde byly doplněny o
textové popisky a podkladovou hudbu. Celé video tvoří nedílnou součást příloh této práce.
Obr. 13 Snímek z animační prezentace (Zdroj dat: BISKUPSTVÍ BRNĚNSKÉ 2013; vlastní zpracování)
5.2 Publikace modelu ve webovém prostředí
Vedle lokálních desktopových řešení byla ověřena také možnost interaktivní prezentace modelu
širšímu okruhu uživatelů prostřednictvím webových GIS aplikací. Pro publikaci bez nutnosti
instalace specializovaného softwaru byla zvolena platforma ArcGIS Online. Model byl
v prostředí ArcGIS Pro připraven jako lokální 3D scéna (Local Scene), která byla následně
publikována jako webová scéna (Web Scene) do ArcGIS Online. Tento postup umožnil zachovat
prostorové ukotvení modelu i jeho vizuální charakter při přenosu do online prostředí.
V rámci webové scény byla dále doplněna vrstva Esri 3D Buildings, která poskytuje
obecný model zástavby v širším okolí na úrovni LoD 1.2, čímž umožňuje zasadit objekt kláštera
do kontextu okolní urbanizované krajiny (Obr. 14). Díky tomu bylo možné lépe vnímat jeho
prostorové vztahy a dominantní postavení v rámci území.
44
Obr. 14 Webová scéna modelu kláštera Rosa coeli v prostředí ArcGIS Online (Zdroj dat: BISKUPSTVÍ BRNĚNSKÉ
2013; ČÚZK 2024; ESRI 2026; vlastní zpracování)
Pro účely prezentace byly následně vytvořeny předdefinované pohledy na model, které
umožňují rychlé přepínání mezi vybranými perspektivami. Tyto pohledy byly využity při tvorbě
interaktivního příběhu pomocí nástroje ArcGIS StoryMaps, který kombinuje mapové výstupy
s textovým obsahem. Výsledná webová prezentace umožňuje uživateli strukturovaně procházet
model a získávat k jednotlivým pohledům doplňující informace. Součástí prezentace je také
interaktivní část, ve které může uživatel měnit úhel pohledu a přibližovat detaily objektu. Jeden
z předdefinovaných pohledů je znázorněn na Obr. 15, který zachycuje detail rajského dvora
včetně doplňujících textových informací. Odkaz na webovou scénu a StoryMap je uveden
v seznamu příloh.
Rosa coeli ^ [t]
Obr. 15 Ukázka prezentace v prostředí ArcGIS StoryMaps (Zdroj dat: BISKUPSTVÍ BRNĚNSKÉ 2013; ČÚZK 2024;
vlastní zpracování)
45
5.3 Aplikace metody 3D Gaussian Splatting
Alternativní a v současnosti dynamicky se rozvíjející přístup představuje experimentální
vizualizace pomocí metody 3DGS. Přestože tato metoda standardně využívá reálné fotografie,
vzhledem k povaze vstupních dat byla v rámci této práce experimentálně aplikována
na synteticky generované snímky odvozené z vytvořeného 3D modelu.
Vstupní obrazová data byla ze základního 3D modelu vygenerována prostřednictvím
doplňku BlenderNeRF, který byl pro tento účel nainstalován v prostředí programu Blender.
Tímto nástrojem vznikla sada 270 snímků o rozlišení 1080 x 1080 px, které zachycovaly model
při obletech ze šesti různých výškových úrovní a vzdáleností. Jednotlivé trajektorie byly
navrženy tak, aby pokrývaly model z více úhlů, včetně pohledů mírně pod jeho úrovní.
Pro doplnění prostorové informace byla vytvořena také sada 30 snímků interiéru, které vznikly
rotací kamery umístěné ve středu objektu. Tím bylo dosaženo lepšího pokrytí vnitřních částí
modelu. Poloha kamer je vyznačena na Obr. 16.
Obr. 16 Rozmístění kamer při generování syntetických snímků v prostředí BlenderNeRF (Zdroj dat: BISKUPSTVÍ
BRNĚNSKÉ 2013; vlastní zpracování)
46
Vygenerované snímky byly následně zpracovány pomocí nástroje Nerfstudio, který
umožňuje rekonstrukci scény na základě snímků z různých pohledů. Před samotným výpočtem
bylo nutné upravit vstupní transformační soubor, zejména doplnit a sjednotit parametry kamery
pro jednotlivé snímky. Konkrétně se jednalo o nastavení ohniskové vzdálenosti a hlavního bodu
projekce, stejně jako definici rozlišení snímků, aby byly tyto parametry vzájemně konzistentní.
Po úpravě vstupních dat byl spuštěn proces trénování modelu s využitím implementace
splatfacto v prostředí Nerfstudio. Výpočet probíhal s využitím grafického akcelerátoru a
zahrnoval optimalizaci prostorového rozmístění a vlastností jednotlivých Gaussových prvků
na základě vstupních snímků. Celkový počet iterací byl nastaven na 30 000, což odpovídá běžně
používanému rozsahu trénování v Nerfstudiu, kde výchozí nastavení představuje kompromis
mezi rychlostí výpočtu, kvalitou výsledku a velikostí výsledného modelu ( T A N Č Í K a kol. 2023).
Po dokončení trénování byl výsledný model exportován do formátu .ply, který obsahuje
prostorové umístění a vizuální charakteristiky jednotlivých splatů. Tento model byl následně
upraven v online nástroji SuperSplat, kde došlo k odstranění nadbytečných prvků vzniklých
během rekonstrukce a k optimalizaci celkové vizuální kvality. V tomto prostředí byl vytvořen
projekt určený k finální vizualizaci modelu, který umožňuje jeho interaktivní prohlížení
(Obr. 17).
Obr. 17 Ukázka výsledného modelu metodou 3DGS ve webovém prostředí SuperSplat (Zdroj dat: BISKUPSTVÍ
BRNĚNSKÉ 2013; vlastní zpracování)
Výsledná vizualizace tak doplňuje polygonálni model o alternativní způsob reprezentace,
který klade důraz především na vizuální kontinuitu a plynulost zobrazení. Odlišný princip této
metody zároveň umožňuje její následné srovnání s ostatními způsoby prezentace modelu.
47
5.4 Srovnání vizualizací
V rámci práce byly realizovány čtyři odlišné způsoby vizualizace vytvořeného 3D modelu:
vizualizace v prostředí ArcGIS Pro, animační a renderované výstupy vytvořené v prostředí
Blender, publikace modelu ve webovém prostředí ArcGIS Online a experimentální vizualizace
metodou 3DGS provedená v prostředí SuperSplat. Tyto přístupy se liší nejen formou prezentace,
ale především principem reprezentace scény a možnostmi další práce s modelem. Přehled
základních charakteristik jednotlivých způsobů vizualizace je uveden v Tab. 5.
Tab. 5 Přehled vlastností jednotlivých vizualizačních přístupů
Kritérium
Statická
ArcGIS Pro
(desktop)
Animační -
Blender
(desktop)
ArcGIS
Online (web)
3DGSSuperSplat
(web)
Typ reprezentace
scény
polygonálni polygonální polygonální
bodová (Gaussovy
elementy)
Topologická
struktura
zachována zachována
částečně
zachována
není definována
Způsob prezentace statická scéna animace
interaktivní
scéna
interaktivní scéna
Explicitní geometrie ano ano ano ne
Georeferencováno ano ne ano ne
Možnost dalšího
využití
prezentace prezentace
analýza/
prezentace
prezentace
Mezi jednotlivými přístupy je patrný zásadní rozdíl v povaze dat a možnostech jejich
dalšího využití. Zatímco zobrazení v prostředích ArcGIS a Blender sdílejí klasickou polygonální
síť, metoda 3DGS v SuperSplatu funguje na odlišném principu. U polygonálních přístupů
zůstává zachována explicitní geometrie modelu. Ačkoliv statický výstup z ArcGIS Pro i animace
z Blenderu slouží v této práci čistě k vizuální prezentaci, samotná uchovaná topologická
struktura v prostředí GIS teoreticky umožňuje uživateli s objektem dále analyticky pracovat.
Naproti tomu metoda 3DGS explicitní geometrickou strukturu neuchovává a zaměřuje se
především na bodovou reprezentaci scény. Přestože výsledkem je vizuálně detailní a interaktivní
scéna, chybí jí přímá vazba na původní datovou strukturu.
Při běžné práci s modelem nebyly subjektivně zaznamenány výrazné rozdíly v plynulosti
zobrazení. Mírně nižší plynulost byla zaznamenána pouze u webové vizualizace v prostředí
ArcGIS Online, což souvisí s načítáním dat v online prostředí a kombinací více vrstev v rámci
webové scény. Na rozdíl od lokálních aplikací je zde vizualizace závislá na přenosu dat a jejich
postupném vykreslování, což může ovlivnit odezvu při interakci s modelem.
Rozdíly mezi jednotlivými přístupy se projevují také ve vztahu modelu k reálnému
prostoru. Vizualizace v prostředí ArcGIS Pro a ArcGIS Online zachovávají geografickou
48
referenci, což umožňuje jejich přímé zasazení do územního kontextu. Blender a 3DGS tuto
vazbu neobsahují, a jejich výstupy tak fungují nezávisle na souřadnicovém systému. Tento rozdíl
výrazně ovlivňuje způsob interpretace modelu, který se v prvním případě uplatňuje jako součást
prostorové analýzy, zatímco ve druhém případě slouží především k vizuální prezentaci.
Odlišnosti lze pozorovat také v charakteru samotného výstupu. Ačkoliv vizualizace v
prostředí GIS mívají primárně symbolizovaný charakter a důraz je kladen na prostorové vazby,
využitím zapečených PBR textur se podařilo dosáhnout vysoké míry realismu i v aplikacích
ArcGIS Pro a ArcGIS Online. Blender a 3DGS jsou však na toto detailní a vizuálně věrné
zobrazení povrchů zaměřeny nativně. Zatímco Blender k tomu využívá tradiční renderování
polygonů opatřených PBR texturami, 3DGS dosahuje vizuálního cíle odlišným mechanismem přímou
prostorovou rekonstrukcí Gaussových elementů na základě sady vygenerovaných
syntetických snímků. Tyto rozdíly ukazují, že vhodnost konkrétního přístupu závisí na tom, zda
je pro zamýšlený účel důležitá analytická čistota a geometrická přesnost, nebo spíše absolutní
vizuální věrnost.
Jednotlivé způsoby vizualizace tak nepředstavují pouze odlišné formy prezentace téhož
modelu, ale také různé přístupy k jeho interpretaci a využití. Tato odlišnost zároveň vytváří
základ pro následnou diskuzi nad vhodností jednotlivých vizualizačních přístupů a jejich
využitelností v praxi.
49
6 DISKUZE
Tato kapitola interpretuje dosažené výsledky ve vztahu k cílům práce a teoretickým
východiskům uvedeným v předchozích kapitolách. Diskuze se zaměřuje na zhodnocení
navrženého metodického postupu, porovnání jednotlivých způsobů vizualizace a posouzení
jejich vhodnosti pro různé způsoby využití. Součástí je rovněž kritické zhodnocení omezení
práce a formulace obecných závěrů a doporučení pro další využití a výzkum.
6.1 Interpretace výsledků
Cílem této práce bylo navrhnout a ověřit metodický postup tvorby 3D modelu historického
areálu a posoudit možnosti jeho prezentace s ohledem na potřeby vlastníka areálu a různé
skupiny uživatelů. Dosažené výsledky naznačují, že zvolený postup kombinující prostředí GIS a
nástroje pro 3D grafiku je schopen vytvořit prostorově konzistentní model s dostatečnou mírou
vizuální srozumitelnosti pro různé aplikační kontexty. Současně se však ukazuje, že jeho
efektivita je podmíněna charakterem vstupních dat a zamýšleným způsobem prezentace. Tento
závěr potvrzují Dimara a kol. (2026, s. 1-2), podle nichž nesoulad mezi přesností GIS dat a
nároky 3D grafiky vynucuje zjednodušení geometrie a prodlužuje dobu zpracování. Podobně i
Cajthaml, Kratochvílová a Janata (2019, s. 1) upozorňují, že kombinace různých typů
prostorových dat při rekonstrukci objektů přináší nutnost metodických kompromisů a
generalizace.
Pro hodnocení vhodnosti jednotlivých vizualizačních přístupů je klíčová požadovaná
úroveň detailu a míra realismu (BlLJECKl 2017, s. 116; ŽEJDLÍK, VOŽENÍLEK 2024, s. 2). V rámci
této práce byl vytvořen 3D model přibližně na úrovni detailu LoD 3.2, která zahrnuje modelaci
detailních prvků a strukturu střechy.
Z hlediska popularizačního využití se jako nejvhodnější ukazuje kombinace více
prezentačních přístupů. Dominantní roli přitom může hrát strukturované prostředí typu ArcGIS
Story Maps. Tento způsob prezentace umožňuje předávání informací formou narativu, kdy jsou
jednotlivé části modelu doplněny textovým kontextem. Uživatel tak není nucen orientovat se
v komplexním 3D prostoru samostatně, ale je veden předem definovanou linií, což zvyšuje
srozumitelnost zejména pro laickou veřejnost. Současně je prezentace doplněna o závěrečnou
interaktivní část, která umožňuje individuální prohlížení modelu podle zájmu uživatele.
Výhodou tohoto řešení je vysoká srozumitelnost a relativně nízké nároky na uživatelské
rozhraní. Omezením je naopak menší kontrola nad interakcí uživatele v rámci 3D prostředí,
například nastavení rozsahu pohybu nebo vzdálenosti kamery nad povrchem. Vhodným
doplněním této formy prezentace jsou například animační sekvence vytvořené v prostředí
Blender. Tento typ výstupu umožňuje plnou kontrolu nad kompozicí scény, osvětlením i tempem
50
prezentace, což zvyšuje jeho využitelnost pro popularizační účely. Tento výstup je však vhodný
pouze jako doplňkový prezentační nástroj, protože sám o sobě neumožňuje hlubší práci s daty
ani jejich individuální interpretaci.
Pro prezentaci na webových stránkách areálu lze využít několik přístupů lišících se mírou
interaktivity i způsobem předání informací. Publikace modelu ve formě interaktivní webové 3D
scény sice umožňuje volný pohyb v prostoru, avšak bez doprovodného kontextu může uživatel
ztrácet orientaci nebo přehlížet podstatné prvky modelu. Ukazuje se tak, že vysoká míra
interaktivity sama o sobě nezaručuje efektivní komunikaci informací. Jaalama a kol. (2021,
s. 1373, 1391) v tomto smyslu zdůrazňují, že pro správné pochopení 3D vizualizace je zásadní
buď předchozí znalost místa, nebo silný narativní kontext. Vhodným doplňkem jsou proto
statické vizualizace a animační prezentace, které umožňují rychlé a přehledné představení
objektu při relativně nízkých technických nárocích. Naopak využití strukturovaných prezentací
typu Story Maps na webu nemusí být ideální, protože by mohlo částečně nahrazovat zážitek
z fyzické návštěvy. Z tohoto pohledu by tak webové rozhraní mělo sloužit primárně jako
motivační nástroj, nikoliv jako náhrada prohlídky a detailnější interpretace modelu je lepší
ponechat v areálu.
Z pohledu odborné a akademické veřejnosti není klíčová primárně vizuální atraktivita
výsledného modelu, ale představení metody a její transparentnost. Důležitá je schopnost
vizualizace zprostředkovat princip dané metody a její specifika, nikoli detailně prezentovat celý
proces vzniku modelu. Tento důraz odpovídá kartografickému přístupu, který upřednostňuje
interpretaci před čistě vizuální věrností (ŽEJDLÍK, VOŽENÍLEK, 2024, s. 2). V tomto kontextu
mohou být přínosné i alternativní metody, které nepřinášejí nejvyšší vizuální kvalitu, ale
rozšiřují možnosti reprezentace prostorových dat. Takovým příkladem je metoda 3DGS, která
představuje odlišný přístup oproti tradičnímu polygonálnímu modelování.
Výsledky metody 3D Gaussian Splatting (3DGS) ukazují, že při použití syntetických
snímků generovaných z modelu nedosahuje tato metoda kvalit polygonálního modelu. To se
projevuje zejména u ostrých hran, pravidelných struktur a detailních textur. Tento výsledek
odpovídá zjištěním z literatury (REMONDINO a kol. 2018; WANG, ZAKARIA 2025, s. 10), podle
kterých jsou současné metody zachycení reality silně závislé na přirozených optických
vlastnostech povrchů a u umělých či hladkých struktur vykazují nedostatky. Na druhou stranu
má 3DGS významný potenciál při využití fotogrammetrických dat, kdy může nabídnout vyšší
míru fotorealismu při zachování plynulého vykreslování v reálném čase. Omezením zůstává
vyšší výpočetní náročnost a omezené možnosti další analytické práce s modelem, protože model
postrádá explicitní geometrickou strukturu. V kontextu této práce se tak metoda 3DGS
neprojevila jako vhodný nástroj pro prezentaci modelu vytvořeného z geometrických dat kvůli
nižší vizuální kvalitě.
51
Celkově lze konstatovat, že vhodnost jednotlivých způsobů prezentace je úzce podmíněna
konkrétním účelem využití a cílovou skupinou uživatelů. Získané výsledky ukazují, že žádný
z přístupů neposkytuje zcela univerzální řešení. Každý z nich totiž zdůrazňuje odlišný aspekt
práce s 3D modelem - od řízené interpretace přes důraz na vizuální kvalitu až po plnou
uživatelskou interaktivitu. Jako nej efektivnější se proto jeví jejich kombinované nasazení, nikoli
snaha o volbu jediné dominantní metody.
6.2 Limity a omezení práce
Přestože dosažené výsledky potvrzují funkčnost navrženého postupu, je nutné zohlednit několik
omezení, která mohla ovlivnit výslednou podobu modelu i jeho interpretaci. Jedním z hlavních
limitů je absence fotogrammetrických dat, která by umožnila vytvoření detailnějšího a
realističtějšího modelu. Zvolený postup vycházel primárně ze stavebních plánů a dostupných
prostorových dat, což vedlo k vytvoření geometricky přesného, avšak do určité míry
schematického modelu. Tento aspekt se projevil zejména při aplikaci metody 3DGS, která je
pro optimální výsledky závislá na reálných obrazových datech. Jak navíc ve své studii dokládají
Wang a Zakaria (2025, s. 10-12), současným trendem v památkové péči je maximální využití
fotogrammetrických dat. Jejich absence sice umožnila vytvoření geometricky čisté topologie,
avšak za cenu vysoké časové náročnosti, což omezuje uplatnění tohoto postupu u rozsáhlejších
areálů.
Dalším omezením je samotná kvalita vstupních dat. Použité stavební plány byly z roku
2013 a nemusely plně odpovídat aktuálnímu stavu objektu, což mohlo vést k dílčím
nepřesnostem výsledného modelu. Současně bylo v rámci modelování nutné provádět určitou
míru generalizace, zejména v případech nedostatečné datové podrobnosti, což snižuje míru
přesnosti modelu a omezuje jeho využitelnost pro detailní analýzy.
Určitý limit představuje také proces georeferencování stavebních plánů, který byl
prováděn na základě identifikovatelných bodů v katastrální mapě. Přestože bylo využito více
kontrolních bodů a reference ortofotomapy, nelze vyloučit určitou míru nepřesnosti, která se
mohla promítnout do výsledné geometrie modelu.
Z metodického hlediska je třeba zmínit rovněž vysokou časovou náročnost ručního
modelování, a to jak v prostředí ArcGIS Pro, tak v softwaru Blender. Celé modelování trvalo
v řádu desítek hodin a tento faktor může představovat významné omezení při aplikaci obdobného
postupu na rozsáhlejší území. S tím souvisí i limity spojené s tvorbou textur, které nemusí být v
případě složitějších scén dostatečně detailní či realistické, například při zobrazení vegetačních
prvků, jako je břečťan v rajském dvoře.
52
Dalším omezením je nutnost kombinace více softwarových prostředí, která sice umožňuje
využít jejich specifických výhod, ale zároveň zvyšuje náročnost celého postupu a riziko ztráty
některých informací. Konkrétním příkladem je export modelu z ArcGIS Pro do prostředí Blender
prostřednictvím formátu .dae. Při tomto převodu dochází nejen ke ztrátě původní georeference,
ale také ke sloučení oddělených prvků a ztrátě atributových dat. Pro následné modelování tak
bylo nutné model v Blenderu manuálně řezat na jednotlivé logické celky. V neposlední řadě
práce neobsahuje uživatelské testování jednotlivých typů vizualizací. Hodnocení jejich vhodnosti
je tak založeno na vlastním posouzení a teoretických východiscích, nikoli na empiricky
ověřených datech o chování uživatelů.
6.3 Doporučení a možnosti dalšího výzkumu
Výsledky této práce ukazují, že efektivní prezentace 3D modelů historických objektů nespočívá
ve volbě jediné metody, ale v kombinaci více vizualizačních přístupů, které se vzájemně doplňují
a umožňují různé úrovně interpretace. Metoda 3DGS v této práci představuje spíše alternativní
přístup k reprezentaci prostoru než plnohodnotný nástroj pro prezentaci. Její přínos spočívá
především v demonstraci principu založeného na obrazových datech a v rozšíření práce s 3D
scénou, nikoli v dosažení nejvyšší vizuální kvality v rámci tohoto konkrétního řešení.
Vytvořený model nepředstavuje pouze finální výstup, ale může sloužit jako základ
pro další rozvoj. Vzhledem k jeho geometrické konzistenci a vazbě na prostorová data jej lze
využít například pro rekonstrukci historických stavebních fází, doplnění o časovou dimenzi nebo
integraci datových vrstev. Model tak nepředstavuje uzavřený produkt, ale otevřenou platformu
pro další modelování a interpretaci historického vývoje objektu.
Pro praktické využití v oblasti kulturního dědictví je stěžejní přizpůsobení prezentace
zamýšlenému účelu a potřebám uživatele. Provedené srovnání ukazuje, že pro různé úlohy jsou
vhodné odlišné přístupy. Jako vhodný přístup se jeví propojení předem připraveného výkladu s
interaktivním prostředím, kde si uživatel může model sám prohlížet. Tento postup umožňuje
přizpůsobit míru podrobnosti i způsob práce s modelem konkrétnímu použití, aniž by byla
omezena jeho celková informační hodnota.
Z hlediska dalšího výzkumu se jako perspektivní jeví propojení polygonálního
modelování s fotogrammetrickými přístupy a metodami založenými na obrazových datech.
Takový přístup by mohl kombinovat výhody geometrické přesnosti a vysokého vizuálního
realismu, přičemž by zároveň umožnil efektivnější zachycení detailů i širšího kontextu prostředí.
V tomto kontextu představuje metoda 3DGS zajímavý směr dalšího vývoje, zejména při využití
reálných obrazových dat.
53
Dalším důležitým směrem je zapojení uživatelského testování, které by umožnilo
objektivněji posoudit přínos jednotlivých typů vizualizací a ověřit předpoklady formulované
v této práci. Současně by bylo vhodné zaměřit se na optimalizaci pracovního postupu, zejména
s ohledem na časovou náročnost ručního modelování a možnosti automatizace některých kroků.
V širším kontextu lze však navržený metodický postup považovat za přenositelný i na další
historické objekty. Přínos práce tak spočívá nejen v samotném vytvoření modelu, ale především
v ověření přístupu, který kombinuje různé metody reprezentace a ukazuje jejich vhodnost
v závislosti na konkrétním účelu využití.
54
7 ZÁVĚR
Tato práce se zabývala problematikou 3D modelování historických areálů a možnostmi jejich
vizualizace s důrazem na praktické využití v různých prezentačních kontextech. Hlavním cílem
bylo navrhnout, realizovat a zhodnotit metodický postup tvorby digitálního 3D modelu
na příkladu kláštera Rosa coeli v Dolních Kounicích a ověřit jeho využitelnost pro různé formy
prezentace.
V rámci práce byl vytvořen georeferencovaný 3D model areálu, který dosahuje úrovně
detailu LoD 3.2. Výsledný 3D model byl zkonstruován na základě kombinace různorodých
podkladových dat. Základní geometrie a zasazení objektu vychází ze stavebních výkresů a
výškopisných dat, zatímco pro texturování byla použita vlastní fotodokumentace a volně
dostupné PBR textury. Navržený metodický postup ukazuje, že kombinace nástrojů GIS a 3D
grafiky lze využít jako efektivní způsob tvorby prostorově konzistentních modelů. Tyto modely
jsou využitelné nejen pro vizualizaci, ale mohou se potenciálně použít i jako podklad pro další
analýzy a interpretace. Přínos práce tak nespočívá pouze ve vytvoření konkrétního modelu, ale
především v ověření postupu, který je aplikovatelný i na další objekty s omezenou dostupností
dat.
Součástí práce bylo také srovnání různých přístupů k vizualizaci modelu, od statických
výstupů přes animační prezentace až po webové interaktivní prostředí a experimentální metodu
založenou na obrazových datech. Toto srovnání ukázalo, že jednotlivé formy prezentace
zdůrazňují odlišné vlastnosti modelu. Zatímco animační výstupy poskytují plnou kontrolu
nad vizuální kompozicí, webové prostředí umožňuje interaktivní práci s modelem.
Experimentální metody jako 3DGS přinášejí alternativní způsoby zobrazení prostoru, ačkoliv v
tomto konkrétním případě nedosahují vizuálních kvalit klasického polygonálního modelu.
Vytvořený model umožňuje další rozpracování, zejména doplňováním nových
obsahových vrstev či interpretací historického vývoje objektu. Díky svému geometrickému a
prostorovému základu může potenciálně sloužit jako podklad pro rekonstrukci stavebních fází,
práci s časovou dimenzí nebo pro zanášení doplňujících informací. Tím se jeho využitelnost
rozšiřuje nad rámec samotné vizualizace.
V širším kontextu práce představuje prakticky ověřený přístup k tvorbě a prezentaci 3D
modelů historických objektů, který vychází primárně ze stavební dokumentace. Tento postup lze
úspěšně aplikovat i v dalších případech, kdy chybí komplexní prostorová data a hlavním zdrojem
informací zůstávají technické podklady.
55
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY
Knihy
FOLTÝN, D. a kol. (2005): Encyklopedie moravských a slezských klášterů. Libri, Praha.
KUČA, K. (1996): Města a městečka v Čechách, na Moravě a ve Slezsku. I. díl (A-G). Libri,
Praha.
LONGLEY, P. A., GOODCHLLD, M . F., MAGULRE, D. J., RHIND, D. W. (2005): Geographic
Information Systems and Science. 2. vydání. John Wiley and Sons, New York.
WARE, C. (2015): Information visualization: Perception for design. 3. vydání. Morgan
Kaufmann, Waltham.
v
Články v odborných časopisech
BILJECKI, F., LEDOUX, H , STOTER, J. (2016): An improved LOD specification for 3D
building models. Computers, Environment and Urban Systems, 59, 25-37. doi:
10.1016/j.compenvurbsys.2016.04.005
CAO, H., CHEN, P. (2024): Enhancing decision-making through geographic information
visualization: Integrating 3D modeling and virtual reality for intuitive spatial data representation.
Advances in Engineering Innovation, 12, 37-40. doi: 10.54254/2977-3903/12/2024125
DLMARA, A., STOGIA, M . , PAPAIOANNOU, C , PAPAIOANNOU, A., KRLNLDIS, S.,
ANAGNOSTOPOULOS, C.-N. (2026): HeritageTwin Lite: A GIS-Driven 2D-to-3D Workflow
for Digital Twins of Protected Cultural Heritage Buildings. Heritage, 9, 3, 42. doi:
10.3390/heritage9030042
FIGUELREDO, L. M . B., MESQUITA, S. P. B. S., TRECCANI, D., ADAMI, A. (2025):
Comparative Assessment of Point Cloud Annotation Workflows for Applications in
Architectural and Spatial Studies. The International Archives of the Photogrammetry, Remote
Sensing and Spatial Information Sciences, XLVIII-M-9-2025, 997-1004. doi: 10.5194/isprs-
archives-XLVIII-M-9-2025-997-2025
JAALAMA, K , FAGERHOLM, N , JULLN, A., VTRTANEN, J.-P., MAKSIMAINEN, M . ,
HYYPPÁ, H. (2021): Sense of presence and sense of place in perceiving a 3D geovisualization
for communication in urban planning - Differences introduced by prior familiarity with the
place. Landscape and Urban Planning, 207, 103996. doi: 10.1016/j.landurbplan.2020.103996.
56
KERBL, B., KOPANAS, G , LEIMKÜHLER, T., DRETTAKIS, G. (2023): 3D Gaussian
Splatting for Real-Time Radiance Field Rendering. A C M Transactions on Graphics, 42, 4, 1-14.
doi: 10.1145/3592433
LEI, B., LIANG, X., BILJECKI, F. (2024): Integrating human perception in 3D city models and
urban digital twins. ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial
Information Sciences, X-4/W5-2024, 211-218. doi: 10.5194/isprs-annals-X-4-W5-2024-211-
2024.
REMONDINO, F., GEORGOPOULOS, A., GONZALEZ-AGUILERA, D., AGRAFIOTIS, P.
(2018): Latest developments in reality-based 3D surveying and modelling. Sensors, 18, 4, 1184.
doi: 10.3390/sl8041184
SENARATNE, H , MOBASHERI, A., ALI, A. L., CAPLNERI, C , H A K L A Y , M . (2017): A
review of volunteered geographic information quality assessment methods. International Journal
of Geographical Information Science, 31, 1, 139-167. doi: 10.1080/13658816.2016.1158108
STACHOŇ, Z., KUBÍČEK, P., HERMAN, L. (2020): Virtual and Immersive Environments.
Wilson, J. P.: The Geographic Information Science & Technology Body of Knowledge. Ithaca,
New York, UCGIS. https://gistbok-topics.ucgis.org/CV-05-016 (10. 5. 2026).
TYC, J., SELAMI, T., SUNGUROGLU HENSEL, D., HENSEL, M . (2023): A Scoping Review
of Voxel-Model Applications to Enable Multi-Domain Data Integration in Architectural Design
and Urban Planning. Architecture, 3, 2, 137-174. doi: 10.3390/architecture3020010
WANG, J., ZAKARIA, S. A. (2025): Design Application and Evolution of 3D Visualization
Technology in Architectural Heritage Conservation: A CiteSpace-Based Knowledge Mapping
and Systematic Review (2005-2024). Buildings, 15, 11, 1854. doi: 10.3390/buildingsl5111854
YAO, Z., NAGEL, C , KUNDE, F., HUDRA, G , WILLKOMM, P., DONAUBAUER, A.,
ADOLPHI, T., KOLBE, T. H. (2018): 3DCityDB - a 3D geodatabase solution for the
management, analysis, and visualization of semantic 3D city models based on CityGML. Open
Geospatial Data, Software and Standards, 3, 1, 5. doi: 10.1186/s40965-018-0046-7
ŽEJDLÍK, J., VOŽENÍLEK, V. (2024): Methods of 3D geovisualization of thematic data in the
context of graphic variables. Cartography and Geographic Information Science, 51, 1-15. doi:
10.1080/23729333.2025.2555508
Příspěvky ve sbornících
CAJTHAML, J., KRATOCHVÍLOVÁ, D., JANATA, T. (2019): 3D Model of Historical Vltava
River Valley: Combination of Sources. In: Proceedings of the International Cartographic
57
Association, 29th International Cartographic Conference (ICC 2019). International Cartographic
Association, Tokyo, 1-5.
HAJEK, P. a kol. (2015): 3D Cartography as a Platform for Remindering Important Historical
Events: The Example of the Terezín Memorial. In: BRUS, J., VONDRÁKOVÁ, A.,
VOZENILEK, V. (eds.): Modern Trends in Cartography. Springer International Publishing,
Cham, 425-437.
KOLBE, T. H. (2009): Representing and exchanging 3D city models with CityGML. In: LEE, J.,
ZLAT ANO VA, S. (eds): 3D Geo-Information Sciences. Springer, Berlin, Heidelberg, 15-31.
POPELKA, S., DĚDKOVÁ, P. (2014): Extinct Village 3D Visualization and its Evaluation with
Eye-Movement Recording. In: MURGANTE, B. a kol. (eds.): ICCSA 2014 - Lecture Notes in
Computer Science Volume 8579. Springer International Publishing, Cham, 786-795.
Elektronické zdroje
BILJECKI, F. (2017): LOD generation for 3D city models. Dizertační práce. Delft University of
Technology, Delft, https://filipbiliecki.com/phd/dissertationFilipBiliecki-lowresolution.pdf (10.
5. 2026).
BLENDER FOUNDATION (2026): Blender. Blender Foundation, Amsterdam,
https://docs.blender.org/ (10. 5. 2026).
ČSÚ (2021): Sčítání lidu, domů a bytů 2021: Dolní Kounice,
https://vdb.czso.cz/vdbvo2/faces/cs/indexj sf?page=profil-uzemi&uzemipid=582956
(10.5.2026).
ESRI (2023): ArcGIS Pro. Environmental Systems Research Institute, Redlands,
https://www.arcgis.com/ (11. 5. 2026).
NPU (2026): areál kláštera Rosa coeli, https://pamatkovykatalog.cz/areal-klastera-rosa-coeli-
2144020 (12. 5. 2026).
TANCIK, M . a kol. (2023): Nerfstudio: A Modular Framework for Neural Radiance Field
Development, https://docs.nerf. studio/ (10. 5. 2026).
TECHRADAR (2025): Best 3D modeling software of 2025. TechRadar,
https://www.techradar.com/best/best-3d-modelling-software (10. 5. 2026).
58
SEZNAM POUŽITÝCH DATOVÝCH ZDROJŮ
AMBIENTCG (2026): PBR Materials and Textures, https://ambientcg.com/ (11.5. 2026).
ČÚZK, ČSÚ, ARCDATA PRAHA (2024): ArcČR® 4.3. Vybraná administrativní a statistická
data o České republice, https://www.arcdata.cz/cs-cz/produkty/data/arccr (10. 5. 2026).
BISKUPSTVÍ BRNĚNSKÉ (2013): Stavební plán - Rosa coeli. CAD dokumentace. Biskupství
brněnské, Brno.
ČESKÝ ÚŘAD ZEMĚMĚŘICKÝ A KATASTRÁLNÍ (2024): Digitální katastrální mapa,
https://vdp.cuzk. gov. cz/vdp/ruian (11. 5. 2026).
ČESKÝ ÚŘAD ZEMĚMĚŘICKÝ A KATASTRÁLNÍ (2024): Digitální model reliéfu 5.
generace (DMR 5G), https://ags.cuzk.cz/geoprohlizec/ (11. 5. 2026).
ČESKÝ ÚŘAD ZEMĚMĚŘICKÝ A KATASTRÁLNÍ (2024): Ortofotomapa České republiky,
https://ags.cuzk.cz/geoprohlizec/ (11. 5. 2026).
ČESKÝ ÚŘAD ZEMĚMĚŘICKÝ A KATASTRÁLNÍ (2025): ZABAGED®. Český úřad
zeměměřický a katastrální, Praha,
https://geoportal.cuzk.cz/(S(2mualqdvsfeg5r2m3d0k5mks))/Default.aspx?mode=TextMeta&text
=dSadv zabaged&side=zabaged&menu=24 (10.5.2026).
ESRI (2026): 3D Buildings, https://www.arcgis.com/ (11.5. 2026).
POLY HA V E N (2026): HDRI. Poly Haven, https://polyhaven.com/hdris (10. 5. 2026).
59
SEZNAM ZKRATEK
3DGS - 3D Gaussian Splatting
B-Rep - Boundary Representation
CAD - Computer Aided Design
CityGML - City Geography Markup Language
DMP - Digitální model povrchu
DMR - Digitální model reliéfu
DMT - Digitální model terénu
GIS - Geografický informační systém
GPL - General Public License
HDRI - High Dynamic Range Image
LiDAR - Light Detection and Ranging
LoD - Level of Detail (úroveň detailu)
OGC - Open Geospatial Consortium
PBR - Physically Based Rendering
TIN - Triangulated Irregular Network
SJTSK - Systém jednotné trigonometrické sítě katastrální
WebGL - Web Graphics Library
6 0
PŘÍLOHY
SEZNAM PRÍLOH
Odkazy na webové vizualizace
Příl. 1 Animační prezentace kláštera Rosa coeli, dostupné z:
https://drive.google.com/file/d/lbolGWivcE4kip-
M5jruFrD6migSEsbaX/view?usp=sharing
Příl. 2 Webová scéna kláštera Rosa coeli v prostředí ArcGIS Online, dostupné z:
https://arcg.is/lyL5eWl
Příl. 3 Interaktivní prezentace kláštera Rosa coeli v ArcGIS StoryMaps, dostupné z:
https://arcg.is/lTiGCDl
Příl. 4 Vizualizace kláštera Rosa coeli metodou 3D Gaussian Splatting, dostupné z:
https://superspl. aťscene/d2d4ae2d
3D model kláštera Rosa coeli
Příl. 5 Zdrojové soubory 3D modelu kláštera Rosa coeli (.blend), dostupné z: elektronický archiv
práce
Příl. 6 Zdrojový soubor experimentální vizualizace 3DGS (.ply), dostupné z: elektronický archiv
práce
Statické vizualizace
Příl. 7 Pohled na animační prezentaci kláštera Rosa coeli v Blendern
Příl. 8 Pohled na přední štít kláštera Rosa coeli v ArcGIS Pro
Příl. 9 Pohled na věž kláštera Rosa coeli v ArcGIS Pro
Příl. 10 Pohled na rajský dvůr kláštera Rosa coeli v ArcGIS Pro
Příl. 11 Pohled na zadní část kláštera Rosa coeli v ArcGIS Pro
Příl. 12 Pohled na přední štít kláštera Rosa coeli v 3D Gaussian Splatting vizualizaci
v Supersplat
Příl. 13 Pohled na věž kláštera Rosa coeli v 3D Gaussian Splatting vizualizaci v Supersplat
Příl. 14 Pohled na zadní část kláštera Rosa coeli v 3D Gaussian Splatting vizualizaci
v Supersplat
62
Příl. 7 Pohled na animační prezentaci kláštera Rosa coeli v Blenderu
Příl. 8 Pohled na přední štít kláštera Rosa coeli v ArcGIS Pro
Příl. 9 Pohled na věž kláštera Rosa coeli v ArcGIS Pro
Příl. 12 Pohled na přední štít kláštera Rosa coeli v 3D Gaussian Splatting vizualizaci v Supersplat
Příl. 13 Pohled na věž kláštera Rosa coeli v 3D Gaussian Splatting vizualizaci v Supersplat
Příl. 14 Pohled na zadní část kláštera Rosa coeli v 3D Gaussian Splatting vizualizaci v Supersplat