在当前国内快速城镇化背景之下，城市四要素FEWS——农业（Food）、能源(Energy)、水(Water)、城市空间(urban Space)正面临越来越明显的危机。农业脱离城市带来一系列的影响而导致的粮食短缺；过度依赖碳石能源而导致的能源匮乏；水体营造缺乏合理性而出现的水资源浪费或成灾现象；城市空间土地利用低效，空间散乱。而造成这些危机的主要根源之一则是城市四要素在利用与发展上的相互割裂。以往的城市设计往往容易忽略城市四要素在相互融合方面的设计。城市中缺乏农业的绿色环境，清洁能源的设计没有得到足够重视，水景的功能单一，城市空间秩序混乱等等。本文在借鉴荷兰DKS研究中心的研究成果的基础上，从城市四元素的整合出发，综合运用人工智能学科、形态学、城市设计、景观学等多学科理论交叉，试图针对这些导致城市四元素危机的种种问题构建出一个科学的设计工具的框架，并以在荷兰三个不同层次的优秀设计作为先例充实设计工具。以基于优秀的FEWS整合设计先例中提取出的原型的城市设计辅助工具来引导城市设计更准确、更高效地向城市四要素整合的设计方向前进。本文关于设计工具开发的研究从以下三个阶段展开：第一即以人工智能与DKS研究成果搭建起设计工具的雏形，并深入了解开发这样一个设计工具需要哪些内容的填充；第二则根据前一步的需要，进一步研究先例获取原型以充实设计工具的内容；第三，同样根据第一步中的理论需求，将第二步中得到的原型进行分析评价，有助于设计工具使用者在选择原型时，根据设计方案的不同现状条件进行分类选择。最后，演示性地将所得到的设计工具运用于一个FEWS主题公园的概念设计进行试验。