Přesné měření, laserové skenování, informační modelování a vizualizace pomocí nástrojů herního vývojového prostředí umožní šetrně rekonstruovat památkově chráněný Maxmiliánův dvůr v Podzámecké zahradě v Kroměříži. Moderní metody řeší všem stavařům známý problém s nedostatečnou nebo zcela chybějící dokumentací historických staveb.

V České republice je více než čtyřicet tisíc nemovitých kulturních památek, přes sedm set jich je na seznamu ohrožených. Zkoumání starých staveb je důležitou součástí poznání života a myšlení našich předků i vyspělosti společnosti. Digitalizace a pokročilé technologie usnadňují a zrychlují památkářům práci.

Digitální modelování

Vyhotovení dokumentace památkově chráněných staveb v komplexní digitální podobě je důležitým krokem v procesu záchrany kulturního dědictví a umožňuje zachování co nejvíce informací o nemovitých kulturních památkách pro budoucí generace. Tvorba informačního modelu stavby (Building Information Model, zkráceně BIM) začíná precizním sběrem dat. BIM potom slouží jako podklad rozkreslení projektové dokumentace pro jednotlivé stavební profese při rekonstrukci objektu.

Dokumentaci památek komplikuje nejen nedostatek původních výkresů, ale také charakteristické prvky konkrétních historických stylů, které není jednoduché zdokumentovat standardním způsobem. Starobylé stavby se vyznačují specifickými konstrukcemi, jako jsou klenuté stropy, nesvislé stěny ve smyslu např. zužující se tloušťky zdiva s rostoucím podlažím a obecně méně jemnou finální úpravou povrchů, kdy například nelze mluvit o rovinnosti hliněných podlah nebo kamenného zdiva s ohledem na současné normy.  

“Přesnost měření je pro historické budovy klíčová, jejich tvarová struktura je totiž mnohem pestřejší než u moderních staveb. Objekt geometricky zaměříme pomocí laserového skenování s následným zpracováním do tzv. mračna bodů. To vztáhneme k závaznému souřadnicovému a výškovému systému. Metodami informačního modelování vytvoříme model objektu a vizualizace dolaďujeme v nástrojích herního vývojového prostředí,” vysvětluje postup měření a zaznamenávání geodet Michal Kuruc z Fakulty stavební VUT v Brně. Právě geodeti jsou za sběr přesných dat zodpovědní.

Výzkumný tým při zaměření Maxmiliánova dvora využil tzv. totální stanici, jež zároveň měří úhly, délky i převýšení, družicovou aparaturu pro určování prostorové polohy bodů a laserový skener. Pomocí bodového mračna pak vygenerovali prostorový model, který popisuje geometrický tvar a dispozice předmětné stavby (stěny, podlahy, okna, dveře, schodiště, krov, střecha atd.) i  jednotlivé prvky technického zařízení budovy (sanitární zařízení, svítidla, topení, hasicí přístroje apod.).

 

Gaming pro projektanty

Digitální modelování starých budov vyžaduje obohacení i o negeometrické vlastnosti prvků, z nichž se model skládá. Je nutné také počítat s často unikátními detaily komplikovaných tvarů a povrchů. Odborníci proto musí pro komplexní BIM tyto speciální prvky vytvořit, protože žádný z obvykle využívaných softwarů je ve svých knihovnách neobsahuje. 

“Charakteristickými ozdobnými prvky, které jsou zároveň velmi nestandardní, jsou na budově sochy krav. Abychom je zaznamenali přesně a zachovali jejich historickou hodnotu, rozhodli jsme se  vytvořit detailní mesh model (trojúhelníkovou síť) pro každou sochu z mračna bodů,” upozorňuje na jedno z největších úskalí při modelování Kuruc.

Geodeti z VUT pro finální modelování a kontrolu správnosti BIM použili prostředí Unreal Engine. Herní nástroje dovolují vyšší interakci s digitálním světem (v našem případě BIM modelem), a sice realističtější vizualizace oproti technickým CAD/BIM aplikacím, např. průlet nebo průchod budovou, zobrazení informací o prvcích, doplnění realistických materiálů nebo umělého osvětlení. Výstupem z herního vývojového prostředí nemusí být jen vizualizace v podobě obrázků, může to být i videosekvence nebo desktopová aplikace, případně aplikace do brýlí virtuální reality. Na dokumentaci skutečného provedení stavby navazuje vizualizace modelu, která dává vyniknout historické hodnotě budovy Maxmiliánova dvora. Vědci vytvořili scénu s vlastním modelem BIM a okolím včetně povrchů a vegetace, ale také realistické materiály a otisky vad na fasádách a sloupech, aby výsledná podoba odpovídala skutečnému stavu budovy.

Moderní technologie a jejich rychlý vývoj otevírají stále nové možnosti i v oborech, kde to bylo dříve téměř nepředstavitelné. Odborníci z Fakulty stavební se nyní chtějí zaměřit na implementace datových struktur podle jednotlivých oborů, aby herní prostředí bylo možné více využívat nejen ke hraní her, ale i pro účely technických aplikací.

Maxmiliánův dvůr (nyní nazývaný Hubertcentrum) tvoří součást známé Podzámecké zahrady v Kroměříži. Byl postaven v letech 1844 a 1845 arcibiskupem Maxmiliánem Josefem Sommerau-Beckhem podle návrhu architekta Antonína Arche jako vzorové hospodářské stavení pro potřeby arcibiskupství. Jednalo se o tehdy moderní mlékárnu s kravínem, ovšem ve smyslu anglické ornamental farm či francouzské ferme ornée, kdy byla skloubena krása s účelností, estetická funkce s funkcí hospodářskou. Časem došlo k rozšíření areálu o dva pavilony v rozích dvora, čímž vznikl čestný dvůr (cour d’honneur) a stavba dostala vznešenější charakter.