可视化技术日趋成熟,已在虚拟现实和三维交互设计等许多重要应用中体现出来,特别是实时仿真的应用领域。虚拟现实是可视化技术应用的一个重要体现,在网络技术的发展推动下产生了分布式虚拟现实技术。随着分布式虚拟现实技术的发展与应用,不同地理环境下独立的虚拟现实系统通过网络联结起来以达到共享信息、共享虚拟场景的目的,并使多个用户可在同一个三维虚拟环境中进行交互和协作完成某项任务,这样就构成了协作虚拟环境(CVE)。一般情况下,虚拟现实技术在于体现出环境的仿真度和沉浸感,而CVE则比较侧重于协同处理和交互应用。　　在CVE下进行信息共享及协同交互,必须要处理好复杂场景数据的调度传输并提高实时绘制效率,还要具备高度被认可的交互系统。本文以露天煤矿的室外场景为原始数据并针对CVE下大规模复杂场景的可视化技术进行分析,从场景数据的组织调度与基于GPU的优化绘制两方面进行研究,并在原有理论基础之上提出了更适合于CVE的数据访问方式及高效的可见区裁剪技术。同时为了探讨CVE下更加通用的交互方式,以数字煤矿生活区域场景作为研究数据,提出了面向领域的交互技术和协同混合交互技术。前者主要是从单用户与场景间的交互操作出发,以用户为中心来感知交互意图,并完成相关的精确交互操作和导航任务。后者则是研究在CVE下多用户通过手持智能终端与大屏幕场景问的协同交互技术,包括2D导航盘的定位技术、虚拟驾驶模式的漫游技术、基于俯视图的定位与文本标注技术以及基于虚拟游戏杆的操控技术。这些自然、和谐的交互方式是以普适计算和智能空间等理论作为依据,并在以蓝牙、Wi-Fi作为通信手段的局域网内研究完成。　　本文针对上述研究开发了相应的原型系统,经系统稳定与性能分析并进行体验调查后,证明复杂场景可视化的技术方案和多种交互技术都是可行的,这对今后大规模室外场景可视化下的混合交互应用有一定的参考价值。