بسیاری از شهرهای جهان به دلیل سرعت نرخ رشد در سطح جمعیت شهری با مشکلات بزرگی روبرو هستند. مفهوم "شهرهای هوشمند" به عنوان یک راهحل برای افزایش پایداری شهرها از طریق مدیریت موثر شهری در حکمرانی، انرژی و حملونقل ارائه شده است. به عبارت دیگر تجمع انبوه عظیمی از ساکنان منجر به آشفتگی و بی نظمی شده و شرایطی را به وجود آورده که نه تنها تعادل شهرها را به سقوط کشانده، بلکه دستیابی به پایداری را با روشهای کنونی اداره و توسعه شهری ناممکن ساخته است. در نتیجه برنامهریزان شهری در سراسر جهان میکوشند تا با نگاهی یکپارچه به تمامی ابعاد شهرنشینی، مدلهایی را برای توسعه شهرهای قرن 21 به منظور پاسخگویی به خواستهها و انتظارات جدید دنیای امروز توسعه دهند. یکی از مفاهیم جدید جهت مقابله با چالشهای کنونی شهرها در عرصه برنامهریزی شهری، توسعه شهر هوشمند است که در طول سالهای اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. شهر هوشمند به عنوان محور تحول و توسعه هزاره مطرح شده و به معنای گشایش مفاهیمی نو در برنامه ریزی شهری است که قابلیتهای جهان واقعی و مجازی را برای حل مشکلات شهری با هم ترکیب میکند. کار ارائه شده در اینجا کاربرد یک چارچوب ریاضی را برای افزایش پایداری تصمیمات مربوط به منطقهبندی، تخصیص کاربری زمین و موقعیت مکانی در شهرهای هوشمند بررسی میکند. به طور خاص، یک چارچوب بهینهسازی ریاضی ارائه شده است، که با سیستم عاملهای دیگر در تنظیمات شهر، برای بهینهسازی منطقهبندی، تخصیص کاربری زمین، مکان ساختمانهای جدید و تصمیمات سرمایهگذاری در مورد کارهای زیربنایی در شهرهای هوشمند ارتباط برقرار میکند. توابع چند هدف برای بهینهسازی ملاحظات اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی در فضای شهری فرموله شده است. تأثیرات ایجاد شده در ترافیک اساسی برای انتخاب مکان برای ساختمانهای تازه معرفی شده، از طریق تخصیص بهینه ترافیک به شبکه زیربنایی محاسبه میشود. برای نشان دادن کاربرد روش پیشنهادی، از یک نمونه موردی در زمینه برنامهریزی شهری و توسعه زیرساختها در یک شهر هوشمند استفاده شده است.
