城市热岛效应定义为城市表面或者空气温度与周边自然区域存在温度差的现象,其成因是多方面并且综合起作用的,而其中城市形态对热岛效应有重要的影响作用。而关于城市形态与城市热岛效应关系的研究中,天空开阔度是最常用的关联因子.许多学者通过实测与统计分析证明了天空开阔度与城市热岛效应之间有很强的负相关关系,即城市平均天空开阔度越大,则其出现城市热岛效应的可能性就越小。但另一方面,对于建筑高度和体量差异都较大的当代中国城市,从城市肌理形态入手进行二者关系研究被证明是很困难的,因此,本研究将直接以城市广场的空间形态作为研究对象,即直接研究围合城市空间的空间界面形态变化对天空开阔度的影响。本研究的意义在于,一方面通过天空开阔度的介入为新的城市形态的出现带来驱动力,另一方面也可以为基于适宜城市微气候的城市规划和城市设计提供指导和依据。首先,本文一方面对广场形式分类进行了梳理和归纳,选择了克里尔对传统城市广场的归纳和演绎原则,并在此基础上确定了本文的研究——广场空间形态的变化原则；另一方面,通过对城市形态数据化研究方法的回顾,借鉴了剑桥大学马丁中心对基本城市原型的归纳和形式语法在数据化表述形式演变方面的优势,通过Rhino-Grasshopper程序搭建了城市广场空间形态数据化的实验平台。然后,基于此平台,通过对形式参数的调整,本文通过实验讨论了广场平面形式、广场界面退让、道路汇入广场的方式、地块高度变化和塔楼设置对广场天空开阔度的影响,并在此基础上综合分析比较了塔楼设置与地块高度整体增加对广场天空开阔度的影响,同时退让界面和增加高度对广场天空开阔度的影响,并基于此得到了广场天空开阔度“等高界面”,即可使广场天空开阔度保持不变的沿远离广场方向逐渐后退的控制界面的求解方法。最后,在上述若干专题研究结论的基础上,基于规划控制和设计指导的视角,本文一方面归纳了基于合理天空开阔度的有效控制广场空间形态的建议；另一方面提供了三个有普遍适用性的保持天空开阔度不变情况下广场空间形态的演绎方法。通过此方法的操作,我们发现在保证广场合理天空开阔度区间的情况下而提高周边地块的容积率,其实有非常大的潜力。总而言之,本研究建立了一个合理可行的广场空间形态数据化的方法和路径,并基于此探讨了广场空间形态变化与天空开阔度之间的关系,得到通过形态调整从而优化广场天空开阔度的建议和操作方法,为城市规划和城市设计提供依据,也为新的城市形态的出现提供新的可能性。