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（一）部署防务——丁日昌整顿营伍，刘铭传扩充练军
台湾虽“孤悬海外”，远隔重洋，但战略地位却十分重要，在列强的屡次入侵下，清廷开始越来越重视台湾的地位，视之为“东南门户”。丁日昌到台后，先用数月时间由南至北巡视全岛，“所到之处，凡兵营、炮台、港口、城池等处，无不一一考察”“全台形势约已十得七八”[1]。也正因此，他十分忧虑台湾低下的防务水平，在给总理衙门的信件中，尖锐地指出台湾海防“实有防不胜防之虑”。为了改变防务空虚的状况，丁日昌致力于整顿台湾营伍，“分调兵勇各营，亲自校阅，裁汰老弱，参革疲弁”[2]，还颁布了《整顿营规二十优尔条》、《调护兵勇免病章程一十优尔条》，籍此整顿营防各类陋习，并制定预防疾病、救治伤员的各项措施。他还积极筹划建立以铁甲舰为主力的新式防务，饬令福建官员，“暂将他款截留，移缓就急，购买铁甲船、军火等件”，并奏请朝廷同意，截留得98万两，用于台防建设，还从李鸿章、沈葆桢处拨借到新式枪炮、水雷。但即使如此，仍无力购买铁甲舰，他只好向朝廷建议，将拨于台湾筑路的经费，先用来购办中等铁甲舰，但此项建议未获朝廷支持。
丁日昌确定台湾在海防中的战略地位，大力整顿军队纪律，精简建制，加速训练、装备、交通运输和通讯近代化，这样就大大增强的守军的战斗力，改善了守军的态势，为其后反侵略战争打下良好的军事基础。
刘铭传也将整军练兵视为治台工作的重点与核心。在丁日昌整顿营务的基础上，刘铭传进一步对军营进行裁员精减，编台军为35营，同时聘请洋人依照西法进行军事训练，并于1886年在台北设立总管处，台中、台南两地分设营务处，统筹管理。刘铭传又依台湾形势，将全台划为北、中、南和后山四个防区，各防区互为支撑，协同作战，合理地解决了台湾兵力不足的情况下兵力配置问题。此外，刘铭传又大力兴办军事工业，添修军事设施。台湾建省伊始，基础薄弱，建设所需的资金极其短缺。为了解决军用物资缺乏的问题，刘铭传决定在台湾建厂自己生产军火，并于1886年创办了台湾机器局，这是刘铭传为台湾防务而兴建的第一家军工厂。此外，刘铭传还设立了火药局、水雷局等。这些军工厂满足了台湾最基本的军事需求。同时刘铭传还在基隆、安平等海口设立炮台，并布防了新式的火炮。
刘铭传加强海防建设的措施，加快了台湾军事近代化的步伐，也使台湾抵御外敌入侵的能力得到了大大的提高。
（二）推行新政——丁日昌建设铁路电线，刘铭传扩展至全岛
丁日昌是近代中国较早认识到铁路对国家经济、军事的积极意义，并力主建造的少数洋务官员之一。他早在1875年向朝廷所上的《海防条议》中，就明确提出：“铁路亦将来之所不能不设者。”在他赴台第一个月内，即向朝廷递上《统筹台湾全局请开办轮路矿务疏》，此疏从台湾矿务发展和海防建设出发，申论台湾铺设铁路的必要性和可行性，得到李鸿章、沈葆桢的支持，总理衙门也批复同意其奏请。遗憾的是各方各存观望，从上海运来的铁路器材竟被弃置，成为废铁；而从林文源兄弟募到的捐款，则被挪作河南的赈灾款。
建设电报线，是丁日昌建立新式台防的重要组成部分。抵台之后，他很快实施这项计划，然而限于资金，不得不把铺设连接台湾与大陆的海底电报线计划改成岛内的陆线，利用从丹麦大北公司收购的电报器材，从福州电报学堂调派生员苏汝灼、陈平国到台专司其事。至11月，贯穿旗后（今高雄）、台湾府城（今台南）、台北鸡笼（今基隆）全长95公里的电报线铺设竣工，并对外营业。这一新兴事物，很快就为台岛人民所接受，并成为官商两界重要的通讯工具。该线路也是我国自主铺设的第一条电报线路。