近年来,随着观测设备和观测技术的发展,天文数据呈现爆炸式的增长,而计算机网络技术的快速发展又为这些海量天文数据的共享提供了有力的技术支持,因此,将天文学和计算机技术融合在一起的“虚拟天文台”便应运而生,使得人们突破时间和空间的限制获得丰富的天文数据资源成为可能。然而,在虚拟天文台环境下,如何对海量数据进行有效存储成为一个亟待解决的问题;同时,如何对海量数据进行快速有效的访问,也是关系到虚拟天文台服务能力的重要课题。本文以中国虚拟天文台为背景,研究海量天文数据的存储和访问技术。首先,对当前主要的存储技术进行综合分析和比较,结合虚拟天文台对海量数据的存储需求,设计了中国虚拟天文台的数据存储方案,并对该方案进行评价。然后,针对天文数据的存储特点,分析当前天文数据的访问现状,提出了海量天文数据的高效访问方案,对该方案进行详细论述并验证其可行性,在此基础上,提出了适应于该方案的海量天文数据分层模型。最后,在对海量天文数据的存储和高效访问研究的基础上,具体设计并实现了一套天文数据归档管理系统——FitHAS,该系统能够屏蔽不同FITS文件的差异,向用户提供统一的接口,并能对大量的FITS文件进行快速有效的访问和方便的管理。本文在理论上具有一定创新,研究成果已经在中国虚拟天文台的建设中得到应用。实际效果证明,本文提出的存储和高效访问方案以及在此基础上实现的FitHAS天文数据归档管理系统可以有效满足中国虚拟天文台对于海量数据存储和访问的需求,同时具有很强的可扩展性。