این تحقیق با هدف شناسایی کانون‌های آلودگی هوا، تحلیل فضایی- مکانی میزان آلودگی آلاینده‌های هوا و بررسی رابطة بین تراکم جمعیت با میزان آلاینده‌های هوا با استفاده از مدل‌های آماری و سامانۀ اطلاعات جغرافیایی (GIS) در کلان‌‌شهر کرمانشاه فراهم شده است. به منظور تحلیل داده‌‌ها و تشکیل پایگاه داده‌ای از نرم‌‌افزار Office/Excel و برای تحلیل تطبیقی و گرافیکی از نرم‌‌افزار Arcview در محیط GIS و نرم‌‌افزارهای جانبی Crime Analysis و Case استفاده شده است. همچنین، برای برآورد تعداد جمعیت در بلوک‌های آماری که شامل 62 نمونۀ آماری به صورت نقطه‌‌ای با تعیین مختصات جغرافیایی از طریق سیستم مختصات‌یابی جهانی (GPS) در کلان‌‌شهر کرمانشاه است از روش طبقه‌بندی تراکمی استفاده شده است. جامعۀ آماری تحقیق مجموعه‌‌ای از میزان جمعیت و آلاینده و نوع آلاینده در دورۀ زمانی 30 روزه در محدودۀ کلان‌‌شهر کرمانشاه است. آزمون‌های آماری استفاده‌شده، آزمون مرکز متوسط، فاصله از انحراف معیار و بیضی انحراف معیار بوده است و بر اساس توزیع فضایی- مکانی مناطق آلوده با میزان آلودگی و نوع آلاینده‌های هوا و رابطۀ بین تراکم جمعیت (پیروی الگوی خوشه‌ای و متمرکز) از شاخص خوشه‌بندی نزدیک‌‌ترین همسایه برای شناسایی نواحی آلوده و میزان آلودگی هوا استفاده شد. کانون‌‌های آلایندۀ هوا (CO، NO₂، SO₂، PM₁₀ و Pb) به صورت نقطه‌‌ای در میدان آزادی، بلوار شهید بهشتی تا میدان سپاه، چهارراه مدرس، میدان آیت‌الله کاشانی، خیابان شهید اشک تلخ تا انتهای خیابان جلیلی، اطراف میدان آزادگان و شهرک معلم و شهرک الهیه شناسایی شدند. بر اساس نتایج، برای افزایش ایمنی و کاهش آلاینده‌ها در این محدوده‌ها از منظر حفاظت و محیط‌زیست شهری، افزایش فضاهای سبز و کاهش میزان تراکم جمعیت در نواحی شلوغ و پرترافیک شهری ضروری است.