随着大数据时代的到来，各行业数据量呈现爆炸式增长，传统关系型数据库的弊端逐渐体现出来。在此背景下，海量数据的分布式存储已经逐渐成为诸多学术研究机构和IT企业的重点研究课题。地理信息系统（GIS）领域的栅格地图数据除了数据量大，还具有结构复杂、小文件数量多以及空间特征明显的特点，为此本文提出了一套适合于GIS栅格地图数据的分布式存储方案。本文在对Hadoop框架进行了深入分析的基础上，设计并实现了一套专用于存储栅格地图数据的分布式存储方案——“瓦片数据分布式索引存储系统（TDIS）”。TDIS不仅包括了基于HBase的分布式索引机制及基于HDFS的瓦片存储方案，同时通过修改HDFS源码实现了分布式缓存功能，并完成了基于MapReduce的数据清理功能等。本文对影响分布式存储系统读写性能的因素进行了理论分析，并通过实验证明在相同的硬件环境下，TDIS系统的访问性能相比于其他存储系统提升了近40%。此外，本文在对多组实验结果分析的基础上讨论了提升TDIS系统访问性能的具体方案。本文设计的TDIS系统已用于实际科研项目中，实践证明该系统能够提供稳定的瓦片存取服务，并在实际应用中体现出明显的性能优势。