虚拟现实系统是一项涉及计算机图形学、人工智能、人机交互等多个学科的综合技术,它可以将数据和影像生成近似现实世界的三维视、听等感觉,使人能自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。虚拟现实系统在医疗、工业、农业、服务业、军事和教育领域,都有着广泛的应用。数据可视化作为虚拟现实系统的重要组成部分,每天都有大规模数据需要分析和处理,更凸显了其研究价值和社会意义。应急演练同样做为虚拟现实系统一个重要应用领域,对于提高人类抵御灾害和处理灾害的能力很有意义;并且通过虚拟现实平台的演练可以节约真实环境下演练的成本,还可以常规化人员演练,大大提高了演练的效率。本文是虚拟现实系统Vi Wo的一部分,是在ViWo的整体框架上以插件的形式设计和实现了数据可视化模块和应急演练模块。主要是利用ViWo的地型和特效模块,结合大规模数据处理和网络通信,实现了交互式的数据可视化和应急演练。具体包括以下几部分工作:(1)优化了虚拟现实系统ViWo的基础数学库、底层框架和微内核。针对用户可交互的鼠标键盘事件分发、丰富的数据结构、精简的系统内核和插件式的系统扩展,ViWo设计了一套相互关联的微内核体系框架。(2)设计和实现数据可视化插件模块。该模块实现了外部大规模数据在ViWo系统中的可视化展现和交互,包括大规模数据的解析和预处理、数据的颜值映射和与系统融合和交互三个部分,该模块提供通用的外部处理接口供外部使用。(3)设计和实现应急演练模块。该模块结合ViWo中已有的特效模块,实现了随着应急事件不断演变的动态虚拟展示功能,主要包括原子事件触发处理机制和事件关联分发机制等部分。(4)应急演练模块中,基于图论的单源最短路径规划的算法设计实现和分析。