Это однокоренные слова. "Томичи" образовано от "Томск" суффиксальным способом (суффикс -ИЧ) с усечением производящей основы.
Нет необходимости писать эти слова с большой буквы. Основанием для употребления прописной буквы может быть разве что особая стилистическая задача автора текста (ср.: Человек с большой буквы).
Томск: томичи – томич – томичка; томичане – томичанин – томичанка; томчане – томчанин – томчанка. Владивосток: владивостокцы – владивостокец.