Co by se stalo, kdyby…? Lovochemie je o krok napřed díky digitálnímu dvojčeti

23 000 snímků, miliony bodů, jeden areál

Vytvořit geometricky přesnou virtuální kopii rozsáhlého průmyslového areálu není totéž jako naskenovat jednotlivou budovu. Areál chemických výrob v Lovosicích pokrývá zhruba 100 ha a zahrnuje složitou soustavu výrobních a technologických objektů, železničních vleček a otevřených ploch. Podobně detailní 3D modely se běžně zpracovávají pro jednotlivé objekty. Pokrýt celý areál této velikosti v rozlišení 2,5 cm na pixel je něco podstatně jiného.

Sběr dat probíhal ve dvou fázích. Fotogrammetrické snímkování dronem DJI Mavic 3 Enterprise s RTK modulem poskytlo přes 23 000 snímků. Doplňkově nasazený DJI Matrice 300 s LiDAR skenerem Zenmuse L2 zachytil vybrané části areálu v podobě vysoce detailních bodových mračen. Létat s dronem v chemickém areálu přitom není trivialní záležitost: legislativní proces získávání povolení pro specifickou kategorii letu trval několik měsíců a samotné lety probíhaly pod dohledem podnikových hasičů s koordinací provozu na železniční vlečce a státní železniční trati.

Rekonstrukce modelu v programu ArcGIS Drone2Map vyžadovala rozdělení areálu na 11 dílčích segmentů, které bylo možné vytvořit na kancelářském notebooku s dedikovanou grafickou kartou. Alternativně byl ověřen způsob rekonstrukce digitálního dvojčete pomocí paralelních výpočtů na desíti počítačích fakulty v programu Agisoft Metashape. Výsledné dlaždicové modely, publikované v nativním Esri formátu SLPK, jsou přístupné v prostředí ArcGIS Online a firemního geoportálu. Ze stejných primárních dat bylo možné vytvořit i aktuální ortofotomapu areálu s rozlišením 3 cm na pixel.

‍

Simulovat povodeň dřív, než přijde

Areál Lovochemie leží v bezprostřední blízkosti řeky Labe a i přes protipovodňovou ochranu dokončenou v roce 2013 zůstává otázka, co by se stalo při extrémním povodňovém scénáři, legitimní. Právě na ni digitální dvojče umožňuje hledat odpovědi.

V rámci mé diplomové práce byl využit nástroj Flood Simulation v ArcGIS Pro, který pracuje na principu rovnic Shallow Water Equations a dokáže dynamicky simulovat šíření vody po složitém povrchu v téměř reálném čase. Výsledkem jsou multidimenzionální rastry s časovou řadou: je možné sledovat, které části areálu by mohly být zasaženy jako první, kde by se voda akumulovala a jak by se scénář vyvíjel v čase. Obdobně byla testována simulace hypotetického úniku kapalin ze zásobníku. Výsledky mohou sloužit jako analytický podklad pro revizi havarijních či povodňových plánů.

Důležité je říci i to, co simulace neřeší. Jak práce otevřeně diskutuje, nástroj Flood Simulation pracuje v rámci výpočtu simulace s 2,5D výškovou mapou, což může vést k redukci rozlišení u tenkých struktur či ke komplikacím v případě víceúrovňových objektů. Prozatím jde o silný nástroj pro vizualizaci, exploraci a analýzu šíření vody – nikoli o plnohodnotnou náhradu specializovaného hydrodynamického modelování.

Od modelu k nástroji: webová aplikace pro 3D analýzy

Digitální dvojče samo o sobě je jen datová základna. Aby přineslo praktický užitek, potřebuje nástroje, které s ním umožní nadále pracovat. Za tímto účelem vznikla interaktivní webová aplikace SafetySphere, vybudovaná nad technologií ArcGIS Maps SDK for JavaScript. Aplikace kombinuje 3D scénu s analytickými nástroji – od plošných a liniových měření přes výškové profily až po analýzu viditelnosti z pohledu bezpečnostních kamer či definování ochranných zón.

Záměrem je podpora situačního povědomí a operativního rozhodování – například při plánování zásahu složek integrovaného záchranného systému, kde je potřeba rychle zjistit rozměry objektu, sklon terénu nebo získat relevantní informace z technické dokumentace. Modulární architektura aplikace umožňuje snadný import libovolné webové 3D scény, což otevírá mnoho možnosti pro další využití i mimo původní kontext.

Gaussian Splatting: další kapitola 3D modelů

Tradiční fotogrammetrické modely pracují nejčastěji s mesh strukturami. V současnosti se však prosazuje alternativní přístup: Gaussian Splatting. Místo trojúhelníkové sítě využívá množinu gaussovských primitiv, která umožňují vytvářet hyperrealistické 3D scény s výjimečnou vizuální věrností.

Díky řešením společnosti Esri – zejména ArcGIS Reality Studio a Drone2Map – bylo možné ze stejných zdrojových dat vytvořit digitální dvojče areálu i touto moderní metodou. Pro komplexní průmyslové areály, kde se prolínají budovy, potrubí a složité konstrukce, může Gaussian Splatting nabídnout nové možnosti vizualizace a reprezentace reality. Ještě je předčasné hovořit o plném nasazení, mesh modely nadále disponují vlastnostmi, které GS prozatím nenabízí – ale směr vývoje je zřetelný.

‍

Praxe, univerzita, technologie

Projekt vznikal jako diplomová práce pod vedením Jana Paciny z Univerzity J. E. Purkyně v Ústí nad Labem (UJEP) a s technologickou podporou společnosti ARCDATA PRAHA, zejména Vládi Holubce, Inky Tesařové a Ondřeje Jakšíka. Protože současně působím jako beta tester vybraných řešení společnosti Esri, mohl jsem využít nejnovější verze nástrojů ještě před jejich oficiálním vydáním a současně poskytovat cennou zpětnou vazbu pro jejich další vývoj.

Má práce na projektu ale diplomovou prací neskončila – v současnosti ji rozvíjím na Katedře geoinformatiky UJEP a v doktorském programu na Fakultě stavební ČVUT v Praze.

Výsledky jsou ukázkou propojení každodenní průmyslové praxe, akademického výzkumu a moderních GIS technologií. Díky podpoře Lovochemie a možnosti zapojit tuto činnost do reálného provozu bylo možné projekt rozvíjet souběžně s praxí a využít jej při aplikaci digitálních nástrojů v oblasti prevence, plánování a krizové připravenosti.

Projekt zaujal i odbornou veřejnost. V soutěži Student GIS Talent 2025 jsem získal 2. místo na Konferenci GIS Esri v ČR a v Ostravě ocenění GISáček 2026 (VŠB-TUO) pod záštitou České asociace pro geoinformace.

‍

Více o projektu: videozáznam přednášky na Konferenci GIS Esri v ČR

‍

.

‍