城市，是人类文明精华的汇聚之地。数千年来政治、经济、文化和科技的光芒在此交相辉映。然而演进至今，城市却遭遇到各种挑战：人口膨胀、饮水卫生、安全隐患、环境污染和交通拥挤等问题日益凸现。回味我们目前所生活的城市，不难发现我们也遭遇着或这或那的一些问题。如果不加以有效解决，这些问题将会制约我们城市的发展。
信息技术的突破为我们创造出另一种可能：永不堵塞的街道、安全放心的食品、取之有道的能源…这就是“智慧的城市”。在这样的背景下，智慧的IT科技将融入各行各业，我们可以尽享便利生活，并与环境和谐相处。
IBM为“智慧的城市”勾画了蓝图：政府变成一个一站式的服务体制，面向市民将业务进行板块化。在城市发展中，经济发展和稳定是首要任务，公共安全、社会服务、教育、社保和市政建设分别构成最重要的板块。而形成整个板块的支撑层有法律框架、市政系统，以及赋予城市以“智慧”的信息基础架构。
“智慧的城市”意味着在部门之间共享协同作业，意味着改变等待服务请求为主动的连续的服务，意味着精简业务流程和降低服务成本，并在四个主要方面形成智慧的系统：公共服务管理：虚拟的“一站式”政府服务平台；交通管理：各种交通网络模式、服务提供商、车辆与用户的集成；突发事件管理：实时数据分析，并对突发事件和灾害做出反应；城市管理：监视并对城市事件（如盗窃、交通事故等）做出反应。
同时，“智慧的城市”还意味着更智慧的使用资源，全球的城市化进程都在呈加速度增长，城市也越来越成为资源加速消耗的中心。据研究计算表明，美国的交通阻塞每年造成的损失高达780亿美元。在一年当中，仅在洛杉矶市一个小商业区内，轿车在寻找停车位时的车程加起来就相当于38次环球旅行的路程，同时消耗47000加仑汽油，排放730吨二氧化碳。
“智慧的城市”表现的另一个方面如何提供更好的公共安全。把安全部门和地方各种资源“智慧”互通互联，真正做到迅速准确应对突发事件。智慧的安全系统实现以网络为中心的机制，能够主动对更多的突发事件和犯罪的信息及模式进行识别预防，而不是被动的应对。
1.1城市的组成要素
1.1.1城市的特征
国内外学者从经济、社会、地理、历史、文化、教育、生态、政治、军事等不同的角度，对城市给出了各种各样的定义。美国一位社会学家曾说，城市是有相当大的面积和相当高的人口密度的一个地域共同体，其中住有各种非农业的专门人员。法国的一位地理学家对城市的看法则别出心裁，他说城市既是一个景观，一片经济空间，一种人口密度；也是一个生活中心或劳动中心；更具体点说，也可能是一种气氛，一种特征或者一个灵魂。此外，关于城市的定义还有“城市是人群的生态系统”、“城市是物质生产的分配空间”、“城市是独特的历史进程”，等等。
马克思主义的经典著作对城市问题也作了精辟的论述，马克思说：“城市本身表明了人口、生产、工具、资本、享乐和需求的集中；而在乡村所看到的却是完全相反的情况，孤立和分散”；列宁指出：“城市是经济、政治和人民精神生活的中心，是前进的主要动力”。
我国对于城市本质和特征的最权威的提法，已写入了《中共中央关于经济体制改革的决定》之中，即：“城市是我国经济、政治、科学技术、文化教育的中心，是现代工业和工人阶级集中的地方，在社会主义现代化建设中起主导作用”。
关于城市的定义可以综述为：城市是国家经济、政治、科学技术和文化教育的中心，是现代工业与第三产业集中的地方，在国民经济和社会发展中起主导作用。
城市不是众多的人和物在地域空间上的简单叠加，而是一个以人为主体、以自然环境为依托、以经济活动为基础、社会联系极为紧密的有机整体。它有着自身的成长机制和运行规律，更有区别于乡村的鲜明特征，主要是以下3个方面：
1.密集性———物质与精神的密集
即人、物质、空间与活动的高度密集。
城市的密集性具体体现为：
人口的密集：世界著名的特大城市之一墨西哥城，1990年人口高达2000万，几乎占全国总人口的1／3；而非洲国家科特迪瓦的工业人口竟有85％集中在首都阿比让。在我国2006年，以城市的市区计，北京的人口密度为5860人／平方公里、上海为9589人／平方公里、广州为2580人／平方公里、天津为1380人／平方公里。
物质和资本密集：城市里建筑物鳞次栉比，道路桥梁密如蛛网，各种物流昼夜奔腾不息。城市是国家物质财富主要的创造者和聚集地。2008年，我国工业总产值的74％来自城市（不含市辖县，以下同），工业固定资产的79％亦集中在城市；当年全国全部固定资产投资额中，有47％投向了城市；城市居民储蓄存款余额亦占到全国城乡居民储蓄存款余额的75％。
文化的密集：城市里几乎集中了所有的大专院校和多数科研院所，国家主要的行政管理、文化设施（如图书馆、博物馆、展览馆）、体育设施（如体育场、体育馆）和大中型医疗机构等。这就使城市承担了创造和传播人类精神文明的神圣使命，城市文化亦成为社会文化的主体。
2.高效性———高效率与高效益
城市的另一个显著特征是其高效性，它表现在两个方面：高效率：城市和乡村相比，由于完善的市政设施、便捷的通讯手段、发达的交通工具和高智力的管理阶层，因此有着很高的运转效率。
高效益：以上海市为例，2008年上海市以其占全国1.13％的人口、0.06％的土地，却创造出占全国4.35％的国内生产总值、3.84％的国民收入、5.53％的工业总产值和近1／8的财政收入。而同年，在我国有“农业大省”之称的河南与湖南，其人均国内生产总值，分别只有上海的25％和26％。
3.多元性———多功能与多类型
城市的第三个重要特征是其多元性，它包含着两层意思：多功能：城市功能一般包括以下内容：第一，作为一个经济实体，城市内部的经济活动必然具备生产、分配、交换、消费4个环节；第二，作为一个社会实体，城市是人们进行政治、社会等活动的中心，要为居民提供一个安定的社会环境；第三，作为一个文化实体，城市必须提供教育、科研、文体娱乐等多种服务；第四，作为一个物质实体，城市还要提供方便于工作、居住、游憩和交通的综合设施。以上功能，是任何城市所必须具备的，不可偏废与缺少。
多类型：美国地理学家哈里斯在其《美国城市的职能分类》一文中将城市分为以下几类：工业城市、混合城市、批发商业城市、运输业城市、矿业城市、大学城市、游览疗养城市。日本城市经济学家小笠原义胜也把城市分为7类：工业城市、商业城市、矿山城市、水产业城市、公务自由城市、交通运输城市、其他产业城市。其他的分类方法还有很多，相互之间大同小异。
需要指出的是，城市的类型是一个历史概念，而非固定模式，它将随城市主导功能的变化而改变。
1.1.2城市的构成要素
城市形态是城市各构成要素（包括物质的、经济的和社会的）的空间分布模式，是一种复杂的经济、社会、文化现象和过程；它包括了空间组合的具体的物态环境和各要素相互关系的抽象的结构模式。它是在特定的地理环境和一定的社会经济发展阶段中，人类各种活动与自然环境因素相互作用的综合结果。
城市主要系统构成：社会系统（包括政治系统、文化系统、人口系统等）、物质系统（包括空间系统、基础设施系统、医疗系统、生态系统、教育系统、交通系统、能源系统等）以及经济系统（包括产业系统、金融系统、商业系统和物流系统等）。这些系统构成了城市的基本构架，是实现城市功能不可或缺的基础。
城市形态与城市功能和城市结构具有密切关系。城市的功能是主导的、本质的，是城市发展的动力因素。城市的结构是内涵的、抽象的，是城市构成的主体，分别以经济、社会、用地资源、基础设施等方面的系统结构来表现非物质的构成要素，如政策、体制、机制等。结构强调事物之间的联系，也是认识事物本质的一种方法。城市形态是表象的，是构成城市所表现的发展变化着的空间形式特征。从城市形态的变化也可以看到城市发展轨迹的缩影。吴良镛教授指出：城市形态的探索不仅是模式的追求，而且是一种发展战略研究，它来自更高的目标的追求。城市功能、结构与形态的协调关系是城市成败、兴衰的标志，也是体现城市形象的重要方面。
1.2城市现代化的特征
城市作为人类文明的最高形态，一个城市发展水平的高低和现代化的程度包括政治、经济、人口、基础设施、科技、文化教育、居住环境、文化等指标，其发展水平直接反映某一地区或某一区域甚至是一个国家的社会发展水平。一个城市的发展水平可以通过以下几个方面描述：
1.政治的现代化
即城市政府拥有高效率的行政机构、高水平的管理手段、高层次的公众参与，以及科学的决策系统和民主的监督方式。政治的现代化需要高度的物质文明作为基础，同时也与城市人口素质的高低具有极大的关系。2.经济的现代化城市的经济实力雄厚、经济功能全面、产业结构合理、对外交流活跃，微观经济主体富有创造力和开拓力，从而使城市的宏观经济充满活力与张力，并建立起良好的自我更新机制和完善的内部协调机制。城市的第三产业高度发达，并成为较大区域范围内的经济中心、商业中心、金融中心和服务中心。
3.基础设施的现代化
基础设施是城市的骨架，城市必须骨骼强壮，才能肌肉丰满（经济发展）和血气充沛（精神文明）。因此，现代化的基础设施必须有便捷通达的内外交通、高效优质的通讯服务、充足的水电供给、良好的废污处理和可靠的防灾系统。
4.环境的现代化
这里的环境包括两个方面，即自然环境与人工环境。自然环境现代化要求有周全的环卫设施和优美的园林绿化，无污染、无公害，保持生态的平衡和良性循环。而人工环境的现代化则主要是指城市建筑的艺术化、田园化、宜人化，做到建筑空间丰富多彩、建筑风格和谐统一、建筑审美高雅大方，使城市设计与细部处理既有民族特征，又有时代性。
5.居住方式的现代化
城市能为市民提供高质量的居住条件，保证其舒适、安全、私密性和服务方便。
6.科学技术的现代化
建立起高质量的科研机构并拥有相当规模的科技人员；有充足稳定的科研投入和发育良好的科技市场；能追踪、引进和吸收世界最新科技成果；科技进步对经济增长的贡献份额不断扩大。
7.社会的现代化
城市的社会发展与经济发展协调同步，并互为促进，表现为稳定的社会环境、健康的社会心理、进步的社会舆论和文明的社会风气；市民对城市有较大的认同感、安全感和信任感。
8.文化的现代化
形成了富有地方与民族特色的城市文化，并具有积极的扩张力和强大的吸引力，能影响市民的文化素质和道德水平不断得到提高。
9.教育的现代化
拥有完善而先进的教育设施、发达而全面的教育体系，尤其是具备一流水准的高等教育和普及深入的职业教育。
10.人的现代化
人的现代化是指人的思想观念和素质的现代化，是最重要、最关键的一条。它是其他现代化的前提，是城市现代化的保证。城市的一切活动，都归结于为了人的发展；而人的发展，又是推动城市前进的根本动力。人的现代化，确实是城市现代化的成败之所在。
1.3数字城市
传统城市的范畴只有实质空间（Physical Space）———包括建筑、道路、公共设施、学校、政府等组成城市的各个实体。它们的互通是需要通过城市的交通去完成的。从城市的一点到另外一点，是需要花时间去跨越实质的空间距离的。数字空间（Cyber Space）是随着信息技术发展而出现的，内容包括数字化城市的各种信息流，如交通信息、政策指令、公众意见、电讯信号等。数字空间的各个要素依托城市实质空间中的相关设施（如电信部门、电话网络和互联网设备等）存在又服务于实质空间的各个相关实体，确保其正常运作，两者都是现代城市不可或缺的有机组成部分。
伴随着信息技术的迅速发展，很多原来存在于城市实质空间的内容被数字化的范围越来越广泛，如声音、图像、文字信息、数据都逐渐以数字形式记录、编辑、存储、检索和传输。新信息技术的出现和应用又不断为数字空间增添了许多新的元素。随着这一进程的深入，城市数字空间和实质空间的日益交叠融合，其承载的功能也日益丰富，除完成传统城市信息服务的功能外，很多原来必须在实质空间里才能完成的事务在数字空间里就能实现（如电子邮件、网上购物等），数字城市涵盖的范围越来越广泛。