大量的城市建设和工业生产伴随着改革开放后我国快速城市化进程而出现,过度的城市环境污染在人们的忽视背后带来了严重的后果,城市病日渐凸显,雾霾肆虐,空气质量下降,城市气候环境遭到破坏,危害着人们的健康。城市风作为城市微气候主要要素之一,相较于其他气候要素,其影响范围更广,可调控性相对较强,更适合用规划技术手段进行调节。城市中心区是城市发展进程中最具活力的地区,其人口密度大、公共活动性强,而中心区广场作为城市中心区公共活动空间体系的重要组成部分,承担了绝大部分市民的户外交流活动,其空气环境质量的优劣直接影响了城镇居民的身体健康。而市中心的设计大都把广场和步行道结合起来,所以探究步行廊道的空间设计要素与中心区广场风环境的关系对空气质量的改善就显得尤为重要。本文以一个城市规划师的视角,在空间环境变量相同的情况下,运用多学科交叉的方法对城市内部的风速、城市大气污染物浓度和居民身体健康以及空间设计要素之间的关联关系进行探究,构建了基于城市内部风速、城市大气污染物浓度和人室外活动风舒适度三者关系的城市风环境评价指标;提出了基于提高城市空气质量的空间设计要素粒子群优化算法,并用乌鲁木齐高新区(新市区)钻石城中央商务区城市设计为案例,以空间设计要素作为变量,实际验证了该优化方法在基于城市空气质量改善的空间设计要素(变量)最优化设中的可行性,为实际工程运用提供指导。