本发明公开了一种地面观测气温时空数据集的制备方法,首先确定预制备数据集的时空分辨率与区域范围;对气温观测数据进行预处理,形成规范的驱动数据集;制备研究区域的宏观地理因素与微观地理因素栅格数据集,使其与研究区域的时空分辨率相对应;在时间维度上,通过构建小波神经网络动态组合预测模型,对气温数据的变化特性进行模拟预测,形成气温未来变化的时间序列集;在空间维度上对目标区域逐格点的计算气温数值,生成气温空间变化趋势的空间数据集;基于关键影响因子,对气温时间维和空间维同时进行模拟计算生成气温未来时空变化的情景预测数据集。本发明具有良好的扩展性,可推广到地学台站其他观测要素的时空数据产品制备与生产应用中。