近年来,由于科学数据的数据量急剧增大,导致科学数据管理系统难以有效管理数据和快速检索数据。数据库领域中的索引技术,尤其是多维索引技术,能够有效管理数据和快速检索数据。由于科学数据具有数据量大、产生速度快、无修改删除操作、数值型数据类型居多的特性,所以非常适合选择使用索引技术中的位图索引进行数据管理和数据检索。大部分位图索引技术是在单节点下构建索引,该方式具有索引构建速度慢,存储扩展性差的问题。又因科学数据存储在分布式存储系统中,因此科学数据研究领域迫切需要一种在分布式环境中快速构建位图索引的方法。为满足该需求,本文设计了一种基于分布式环境加快位图索引构建的方法。在各节点上构建位图索引,然后节点间进行协同处理,通过索引追加合并的方式快速构建全局位图索引。构建索引后,为了提高索引数据的安全性,对索引数据做冗余备份,然后设计并实现保证多副本一致性的系统;使用位图索引查询执行时,需要保证索引文件的数据一致性,如果出现数据不一致,将导致查询结果出错,因此设计了查询执行中保证索引数据一致性的方法。在系统运行过程中,如果发生存储节点宕机或者数据文件损坏,将影响系统的正常使用。为提高系统稳定性和数据安全性,设计与实现了分布式环境下的数据容错系统。存储节点宕机或者数据文件损坏时,可以通过冗余副本,找回丢失的数据。主要内容包括:(1)设计了一种利用分布式环境加快位图索引构建的方法;(2)设计并实现了保证索引副本的数据一致性系统;(3)设计了查询执行中检测与恢复位图索引的数据一致性的方法;(4)设计并实现了一个在分布式环境下的数据容错系统。