本发明公开了一种基于遥感影像和多层感知的地表温度预测方法及系统，其中该方法包括：由输入的遥感影像生成多尺度地理语义类别图；采用多层局部地表特征提取器从多尺度地理语义类别图提取多尺度地表特征；将多尺度地表特征进行拼接，输入多层感知机得到地表整合特征；采用第一多层感知机从输入的AF数据提取特征；将地表整合特征与提取的AF特征进行拼接，输入特征解码器得到地表温度预测；训练时在各尺度地表特征后增加独立预测分支，联合训练；由此，通过多层级地理语义信息的利用及物理过程的引导，能够生成高精准度的城市地表温度预测并具高泛化性，从而为城市的规划与建设提供信息支撑。