本发明公开了一种融合多源时空数据的城市空气质量精细化估测方法及装置，本发明通过融合多源时空大数据，设计了时空一体化的特征扫描模型来进行特征提取，避免了时空属性信息的分离和割裂。同时，通过对深度森林算法进行改进，提出了一种基于级联森林结构的细粒度城市空气质量实时估测方法，并通过具体实例应用验证了发明模型的性能。可以在很好的顾及数据时空关联性、不割裂时空属性信息的基础之上，更加有效的提高估测模型的实际性能，弥补了已有方法中存在的时空属性割裂的问题，有效的提供了城市微观化、精细化数据源的获取和处理方式，弥补了当前空气质量估测研究中存在的微观尺度研究缺乏的不足。