第十章 空心村整治演变及判别标准

第九章 空心村整治演变及判别标准

一、空心村动态演变计算机模拟与预测系统

1.3系统构成

系统借助GIS（地理信息系统）及曲线趋势预测算法，通过获取村庄中房屋、

院落、街道、空地等准确的经纬度位置信息，绘制村庄平面图；通过改革开发30

年来村庄平面图的变化的动态演示，生动形象的揭示空心村形成的变迁过程。软

件通过对已有数据进行分析，通过先进的曲线趋势预测算法，推演出未来几年的

空心村各项数据的变化趋势。系统架构如图1.1所示。

系统主界面

数据采集 模型预测 图形显示 图表输出

图1.1系统架构示意图

表2.1系统功能划分表

序功能功能作用 输入变量 如何处理 输出变量

号 名称

1. 登录验证用户的合用户名和密码 验证用户和密码是否合法 用户名

管理 法性 密码不能少于6位

2. 用户管理系统的用无 用户名称、用户类型、将系统中的用户分为超级

信息户 用户密码。 管理员和普通管理员以及

管理 普通用户。根据用户不同

的权限可以使用本系统的

不同功能模块。

3. 村庄管理村庄的基村庄编号、村庄名称、可以对村庄信息进行添无

信息本信息 所属省份、地区、县、加、修改、删除等处理。

管理 镇、GPS坐标、占地面

积等信息

1

4. 农户管理村庄中农所属村庄编号、户口录入村庄中的所有的农户无

信息户的信息 编号、立户时间、户信息，然后可以对这些信

管理 主姓名、拥有的房屋息进行添加、修改、删除

和院落、人员情况、操作。

经济情况。

5. 房屋管理房屋的信房屋编号、户口编号、将用户输入的房屋信息存无

信息息（如添加、建成时间、拆除时间、储到数据库中

管理 修改删除房房屋坐标

屋）

6. 院落管理院落的信院落编号、户口编号、将用房输入的院落信息存无

信息息 建成时间、拆除时间、储到数据库中。

管理 院落坐标

将用户输入的人口信息存7. 人口管理人口信息 身份证号、姓名、性无

入数据库 信息别、出生年月、户口

管理 编号、与户主关系、

学历、工作情况、变

动情况、变动原因

8. 道路管理道理信息 道理编号、道理名称、将道路信息存入数据库中 无

信息道路位置坐标、道路

管理 说明，村庄编号

9. 树木管理树木信息 树木编号、树木大小、将树木信息存入数据库中 无

信息树木的位置，村庄编

管理 号

10. 村庄管理村庄中设设施标号、设施名称、将村庄的信息存入数据库无

设施施的信息 设施位置，设施建立中

情况时间、设施拆除时间，

管理 村庄编号

11. 动态以平面图的形无 从数据库中提取数据，在村庄的平

模拟 式演示村庄的程序中绘出村庄的平面图 面图

动态演变过程

12. 人口以平面图的形无 从数据库中提出数据，在村庄的人

预测 式表现和预测程序中描点然，并利用一口变化趋

村庄人口的变定的算法预测未来村庄的势图

化趋势 人口变化趋势

动态模拟功能

在动态模拟功能模块中，主要是根据前面数据管理模块中获得30年来村

庄中道路的数据信息、村庄中树木的数据信息、村庄中公共设施的数据信息、村

庄中公共用房的数据信息和房屋的数据信息绘制出村庄的每一年的平面图；根据

前面数据管理模块中获得30年来村庄中每一年的人口的数据信息绘制出人口的变

2

化图形。通过观察村庄30年的平面图和人口的变化图可以清楚的了解空心村演变

过程。

信息预测功能

本系统的信息预测功能包括：对村庄总人口数量的变化预测、对村庄总收

入的变化预测、对村庄总建筑面积的变化预测、对村庄中教育水平的变化预测，

对村庄总绿化面积的变化预测。

3.3系统结构

本系统包括用户信息管理、数据信息管理、动态模拟、信息预测四大部分的

功能，具体模块划分如图3.1所示。

3

空心村动态演变计算

机模拟和预测系统

用户信息管理数据信息管理动态模拟功能

信息预测功

能

添修删

加改除

用用用

户户户

信信信

息息息

村

庄农道

基户路

本信信

信息息

息管管

管理理

理

树

木

信

息

管

理

公

共

设

施

信

息

管

理

村村庄庄

庄庄总总

总总建绿

人收筑化

口入面面

的的积积

变变的的

化化变变

预预化化

测测预预

村村

测测

村

庄

教

育

水

平

的

变

化

预

测

农房院院人人

户屋落落口口

基基基变基变

本本本迁本迁

信信信信信信

息息息息息息

管管管管管管

理理理理理理

道路

路段

基基

本本

信信

息息

管管

理理

图3.1系统模块结构图

3.3.3 动态模拟功能

在动态模拟功能模块中，主要是根据前面数据管理模块中获得30年来村

庄中道路的数据信息、村庄中树木的数据信息、村庄中公共设施的数据信息、村

庄中公共用房的数据信息和房屋的数据信息绘制出村庄的每一年的平面图；根据

4

前面数据管理模块中获得30年来村庄中每一年的人口的数据信息绘制出人口的变

化图形。通过观察村庄30年的平面图和人口的变化图可以清楚的了解空心村演变

过程。安乐村动态模拟平面图如图3.3所示。

图3.3空心村动态模拟截图

3.3.4信息预测功能

本系统的信息预测功能包括：对村庄总人口数量的变化预测、对村庄总收

入的变化预测、对村庄总建筑面积的变化预测、对村庄中总宅基地面积的变化预

测，对村庄总绿化面积的变化预测。

5

图3.4空心村预测功能截图

3.6 主要数据结构

（1） 村庄实体图

cZIdcZName

GPS1W

村庄address

cZSizeGPS1E

图3.6村庄实体图

村庄信息 E-R图

村庄实体图如图3.6所示，其中的数据说明如下：

6

① 属性cZId用于记录村庄的村庄编号。村庄编号可以唯一的标识一个村

庄。

② 属性cZName用于记录村庄的名称。

③ 属性address用于记录村庄所处的地区，表示如：山东省泰安市岱岳

区某某村。

④ 属性GPS1E用于记录村庄所处的GPS坐标的经度值。

⑤ 属性gps1w用于记录村庄所处的gps坐标的纬度值

⑥ 属性cZSize用于记录村庄的大小。

⑦ 属性cunZBuildingSize用于记录村庄中建筑面积的大小。

（2） 村庄户口实体图

huKouIdhuZhuName

houCount

cZId

户口

peopleCountmoney

endTimestartTime

图3.7村庄户口实体图

农户信息 E-R图

村庄户口实体如图3.7所示，数据说明如下：

① 属性hukouId用于记录户口的户口的户口编号。户口编号可以唯一的标

识一个户口信息。

② 属性huZhuName用于记录户口的户主的名称。

③ 属性cunZId用于记录户口所属的村庄的村庄编号。

④ 属性money用于记录此户农户的家庭经济情况。

⑤ 属性starttime用于记录户口立户的时间。

⑥ 属性endTime用于记录户口注销的时间。

⑦ 属性peopleCount用于记录此农户的家庭人数。

7

⑧ 属性houCount用于记录此农户拥有的院落个数。

（3） 房屋实体图

houId

houZuoB

iao1e

houZuoB

iao1w

houZuoB

iao2e

houZuoB

iao2w

房屋

houSize

endTime

startTime

houTypehukouId

房屋实体如图3.8所示，数据说明如下：

① 属性HouId用于记录房屋的房屋编号。

② 属性houSize用于记录房屋的面积大小。

③ 属性HouZuoBiao1e用于记录房屋坐标中第一个点的经度值。

④ houzuobiao1w用于记录房屋坐标中第一个点的纬度值

⑤ houzuobiao2e用于记录房屋坐标中第二点的经度值。

⑥ houzuobiao2w用于记录房屋坐标中的第二个点的纬度值。

⑦ 属性Starttime和endtime分别用于记录宅院建设和拆除的时间。

⑧ 属性hukouId用于记录这个房屋是属于哪一个农户的农户编号。

（4） 人口实体图

房屋信息 E-R图

图3.8房屋实体图

8

PID

Name

relationShip

birthday

人口

x

education

huKouIdwork

finSchool

图3.10人口实体图

人口实体如图3.10所示，数据说明如下：

图人口信息 E-R

① 属性PID用于记录一个人的身份编号，用于唯一的标识一个人。

② 属性Name用于记录家庭成员的姓名。

③ 属性Sex用于记录家庭成员的性别。

④ 属性Birthday用于记录家庭成员的出生时间

⑤ 属性Relationship用于记录家庭成员与户主的关系（如：父亲、母亲、儿

子、妻子、丈夫等关系）。

⑥ 属性HuKouID用于记录这个人是属于哪个户口信息的。用于与户口表进行

关联。

⑦ 属性work用于记录这个人的工作地点

（5） 树木实体图

9

TreeIdtreeName

treeSize

cZId树木

treezbe

treeEndTimetreezbw

treeStartTim

e

图3.11树木实体图

树木信息 E-R图

树木实体如图3.11所示，数据说明如下：

① 属性treeId用于记录树木的编号。

② 属性treeName用于记录树木的名称。

③ 属性treesize用于记录树木的大小。

④ 属性treezbe用于记录树木坐标的经度值。

⑤ 属性treezbw用于记录树木坐标的纬度值。

⑥ 属性tstarttime和tendtime用于记录树木栽植的时间和砍伐的时间。

⑦ 属性cunZId用于记录树木所在村庄的村庄编号。

（6） 公共设施实体图

10

pubbuilding

Id

cZId

公共设施

PBTypePBZuoBiao1W

PBName

PBZuoBiao1E

PBEndTime

PBStartTime

PBZuoBiao2E

PBZuoBiao2W

公共设施信息 E-R图

图3.12公共设施实体图

公共设施实体如图3.12所示，数据说明如下：

① 属性PBBUILDINGId用于记录树木的树木编号。

② 属性PSBName用于记录树木的名称。

③ 属性PBzuobiao1E用于记录公共设施坐标中的第一个点的经度值。

④ 属性pbzuobiao1w用于记录公共设施坐标中第一个点的纬度值

⑤ 属性pbzuobiao2e用于记录公共设施坐标中的第二个点的经度值

⑥ 属性pbzuobiao2w用于记录公共设施作坐标中第二个点的纬度值

⑦ 属性PBStarttime和PSBEndtime用于记录树木栽植的时间和砍伐的时

间。

⑧ 属性PBType用于记录公共设施的类型。如公共用房、公共广场等。

⑨ 属性cZId用于记录树木所在村庄的村庄编号。

（7） 系统实体联系图

系统实体联系图如图3.15所示。

11

村庄

1

1

1

1

拥有拥有拥有拥有

nnnn

农户树木公共设施道路

1

1

1

拥有

拥有

拥有

n

n

n

院落

房屋

人口

实体间的关系图 E-R

12

1

拥有

n

路段

二、旧村、空心村类型判别与评估标准

2.1 空心村的类型

空心村的定义

农村建设上，在农民新建住宅的过程中，由于村庄规划严重滞后等原因，农

村居民点用地往往不能合理、有效地利用。新建住宅大部分都集中在村庄外围，

而村庄内却存在大量的空闲宅基地和闲置土地，形成了内空外延的用地状况，即

所谓的“空心村”。经济上，空心村是指随着我国城市化和工业化进程,大量的农

村青壮年都涌入城市打工,除出过年的十几天,其它的时间均工作在城市、生活在

城市。因此，使得留在农村的人口都是老弱病残的现象。因其农村常住人口有如

大树之空心，故名之空心村

根据成因和外在特征的差别，“空心村”可以分为以下五种主要类型：

Ⅰ类：是“摊大饼”型。其主要特征的是村中心区缺乏有效管理与整治，综

合环境差，村民不愿意在村中心改建、扩建住房，新建住宅就像摊大饼一样乡村

向四周扩展，同时村中心区逐步废弃但仍保留着大量无人居住的破旧房屋。

Ⅱ类：是人口转移型。其主要特征是不少农村人口居家转移，他们在农村的

住房完全闲置，村庄实际居住人口减少，但村庄建设用地及房屋并未同步减少。

Ⅲ类：是外出打工型。其主要特征是农户家庭的主要劳动力长期进城务工经

商，只有在重大节日后农忙季节回到农村老家，平常留守村里的主要是老人、小

孩、妇女，这些农户的住房使用率很低甚至闲置。

Ⅳ类：是空闲荒地型。其主要特征是村庄建设缺乏规划，建设无序，乱拆乱

建，村庄内出现许多空闲荒地。

Ⅴ类：是复合型。以上四种类型的划分是相对的，实际上大多数“空心村”

都是复合型的，有的以一种类型为主，有的同时兼有两种三种或四种类型的特征。

总的情况看，全国各地都存在一定数量的“空心村”，并且有随城镇化发展而逐步

增加的趋势。

13

2.2空心村的判别

2.2.1 空心率

空心率是判别空心村的重要指标。根据类型不同有其不同的定义。

一是，对于“摊大饼”型空心村的空心率（K）可以定义为：村庄内无人居住

1

的破旧房屋面积（m）占村庄居民点总面积（M）的百分数，其中村庄居民点总面

1

积不包括村边闲置地和工矿用地。

m

1

1

M

K100%

（2.1）

二是，对于人口转移型空心村的空心率（K）可以定义为：村庄内完全闲置房

2

屋面积（m）占村庄居民点总面积（M）的百分数。

2

K100%

2

m

2

M

（2.2）

三是，对于外出打工型空心村的空心率（K）可以定义为：村庄内完全闲置房

3

屋面积（m）占村庄居民点总面积（M）的百分数。

3

m

3

（2.3）

3

M

K100%

四是，对于空闲荒地型空心村的空心率（K）可以定义为：村庄内闲置的荒地

4

面积（m）占村庄居民点总面积（M）的百分数。

4

m

4

（2.4）

4

M

K100%

五是，对于复合型空心村的空心率（K）可以定义为：村庄内闲置的各种房屋

面积和荒地面积之和（m）占村庄居民点总面积（M）的百分数。

m

（2.5）

M

K100%

2.2.2 空心村的判别

空心村的判别目前还没有统一的标准和方法，根据我们的研究认为：空心率

是判别空心村的主要标准。不论何种类型的空心村，只要空心率大于5%，就可认

为该村已成为空心村。

根据空心率的大小我们可以将空心村划分以下五级：

14

Ⅰ级：空心率大于等于5%，小于10%；属于轻度空心村。

Ⅱ级：空心率大于等于10%，小于15%；属于较轻度空心村。

Ⅲ级：空心率大于等于15%，小于20%；属于中度空心村。

Ⅳ级：空心率大于等于20%，小于30%；属于轻重度空心村。

Ⅴ级：空心率大于等于30%以上。属于重度空心村。

2.2.3 空心村类型的判别

对于现实中的空心村类型，前面我们根据成因和外在特征进行了定性分析确

定，但许多空心村并不是仅具有一种特征，有的以一种类型为主，同时还兼有其

他类型的特征，这种情况下如何确定空心村的类型？根据我们的研究，可以用空

心率加以定量判别和确定。即：若某空心村以一种类型为主，同时还兼有其他类

型的特征，那么，当主要类型的空心率大于所兼有其他类型的空心率，则认为该

空心村为主要类型的空心村类型，否则，为复合型空心村。

例如：某空心村经根据成因和外在特征定性分析，以第Ⅰ类型为主，同时兼

有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类型的特征，经统计分析和计算，K=35%，K=5%，K=10%，K=5%，

1234

K+K+K=20%〈K=35%，因此，该空心村为第Ⅰ类型空心村。

2341

3空心村的评估标准

空心村的整治是社会主义新农村建设的客观要求。通过空心村的整治可以大

力改善农村生态环境，促进区域经济的发展，为全面建设小康社会奠定基础。为

了科学合理的改造和整治空心村，首先必须根据影响空心村整治的各种因素，对

空心村的现状进行评估，为整治建设规划提供参考依据。

3.1评估标准构建的原则

空心村评估标准是衡量与测评空心村状况的尺度，构建科学合理的评价标准

体系，是进行空心村评价的基础，空心村评估涉及因素很多，在标准体系研究制

定中，应遵守如下原则：

（1）全面性原则

评价标准体系必须反映空心村的各个侧面，在建立过程中，必须深入研究空

心村基本特征，力求所建立的指标体系应能够全面地反映空心村各方面的特征，

只有这样，才能全面评价空心村实际状况。

（2）客观性原则

15

选择指标时，一定要站在客观的立场上，使所选指标真正反映出对象的客观

面貌，不应掺入任何主观的意愿。只有这样，才能为准确的评价打下基础。

（3）简洁性原则

选择指标时，应尽量作到简单明了。这样一方面可以避免混乱，易于使人们

从复杂的信息中，理清头绪，抓住关键；另一方面可以大大减少工作量，便于计

算分析，并使方案间的权衡和选择工作易于进行。

3.2评估标准体系构建的方法

（1）确定目标，在构建空心村评价标准体系时，首先要明确评价的目标，在

此基础上进行标准体系的构建。

（2）设置指标预选集，这一阶段尽可能多地选取与空心村有关的指标以构成

候选标准集。

（3）指标筛选，构建指标体系不仅是为了全面地评价目标也是为了有效地评

价目标。设置预选指标集后，虽然己尽量作到全面性，但往往指标复杂，数量繁

多，不具有简洁性，使用起来不够方便，这就需要进行指标筛选。在指标筛选阶

段的主要任务是保证评比的有效性，指标选得多，结构复杂、势必会影响评价速

度，甚至得不出结果。因此，我们要尽量把那些对目标贡献很小的指标剔除出去，

以保证评估指标体系的效率，即以尽量少的“主要”指标来评价目标。

(4)构建标准体系，指标经过筛选后，就得到了较满意的评价标准体系，这样

就可予以应用，通过实践再行检验其效果。

3.3空心村评估标准体系

空心村评估标准体系建立的主要目是对空心村状况进行客观、全方位的评判，

在充分调研和征询有关专家意见后，在充分考虑评估对象整体性、评估标准体系

整体性和评估原则整体性的基础上，建立了我国空心村评价标准体系，该评价标

准体系由7项一级指标，18项二级指标，37项三级指标，2项四级指标构成。评

估标准体系结构组成如表3.1所示。

16

表3.1 空心村评估标准体系

一级指标 二级指标 三级指标 四级指标

村庄面积

村内空置地

空间指标

村边空置地

空置宅基地 无人居住

土房

建筑状况指标 不抗震

砖房

砼结构

环保节能新型建材 环保节能

最高人口规模及时间 16-56岁

人口指标

目前人口规模 16-56岁

规划时间

时间指标

建筑年代

房屋倒塌

房屋完好

安全

不安全

抗震设计

保温

不保温

60岁以上

15岁以下

60岁以上

15岁以下

早期规划时间

近期规划时间

1970s以前

1980s

1990s

2000s以后

5公里以内

30公里以内

50公里以内

50公里以外

5公里以内

30公里以内

50公里以内

50公里以外

2公里以内

4公里以内

10公里以内

10公里以外

农业

副业

打工

经商

易于复垦

难于复垦

暂时居住

距离市中

地理指标 距离县城

距离乡镇

经济指标 人均收入来源

土地质量指标

17

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

4空心村评估方法

目前，国内外使用的评估方法很多，但比较常用的方法包括层次分析法、效

用函数法、加权优序法、相关分析法和模糊综合评价法等，在评估实践中必须根

据不同的目的、对象确立不同的方法。对空心村进行评估在我国尚处于不成熟阶

段，尤其是全面评估。因此，在吸收国内外评估经验的基础上，尽量采用较为成

熟、实用的评估模式和方法，注意结合空心村整治的因素和特点，探讨空心村现

状评估的一种定性与定量相结合的方法。

4.1层次分析法

层次分析法（Ana1ytic Hierarchy Process,简称AHP法）是美国运筹学家、

匹兹堡大学教授于20世纪70年代提出来的,其具体原理是充分利用人

的经验和判断，对定量和非定量的因素进行统一测度，通过两两比较方案或目标

的相对重要性，构造判断矩阵，计算判断矩阵的最大特征根和特征向量，进而得

到方案或目标相对重要性的定量化描述，在目标因素结构复杂且缺乏必要数据的

情况下使用更为方便，因而在实践中得到广泛应用。

4.1.1层次分析的基本步骤

（1）在确定决策的目标后，对影响目标决策的因素进行分类，建立一个多层

次结构；

（2）比较同一层次中各因素关于上一层次的同一个因素的相对重要性，构造

成对比较矩阵；

（3）通过计算，检验成对比较矩阵的一致性，必要时对成对比较矩阵进行修

改，以达到可以接受的一致性；

（4）在符合一致性检验的前提下，计算与成对比较矩阵最大特征值相对应的

特征向量，确定每个因素对上一层次该因素的权重；计算各因素对于系统目标的

总排序权重。

4.1.2建立层次结构模型

将问题包含的因素分层：A—最高层（解决问题的目的）；B—中间层（实现

总目标而采取的各种措施、必须考虑的准则等。也可称策略层、约束层、准则层

等）；C—最低层（用于解决问题的各种措施、方案等）。

18

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

把各种所要考虑的因素放在适当的层次内，用层次结构图清晰地表达这些因

素的关系。

4.1.3构造成对比较矩阵

比较第个元素与第 个元素相对上一层某个因素的重要性时，使用数量

ij

化的相对权重来描述。设共有 个元素参与比较，则称为成对比较

an A=(a)

ijijn×n

矩阵。

成对比较矩阵中的取值可参考 的提议，按下述标度进行赋值。

aSattya

ijij

在 19 及其倒数中间取值。

•

•

•

•

•

•

a i j

ij

=1元素与元素 对上一层次因素的重要性相同；

=3 元素 比元素 略重要；

a ij

ij

=5 元素比元素重要；

ai j

ij

=7 元素 比元素重要得多；

ai j

ij

=9 元素 比元素 的极其重要；

ai j

ij

=2，=1,2,3,4 元素 与的重要性介于 =2-1与 =2之

anni j anan

ijijij

=，=1,2,…9，当且仅当=。

anan

jiij

1

n

间；

•

成对比较矩阵的特点： ﹥0，=1， ×=1。

aaaa

ijiiijji

4.1.4作一致性检验

从理论上分析得到：如果是完全一致的成对比较矩阵，应该有=。

A aaa

ijjkik

但实际上在构造成对比较矩阵时要求满足上述众多等式是不可能的。因此退

而要求成对比较矩阵有一定的一致性，即可以允许成对比较矩阵存在一定程度的

不一致性。

由分析可知，对完全一致的成对比较矩阵，其绝对值最大的特征值等于该矩

阵的维数。对成对比较矩阵 的一致性要求，转化为要求：的绝对值最大的特

A

征值和该矩阵的维数相差不大。

检验成对比较矩阵一致性的步骤如下：

A

（1）计算衡量一个成对比矩阵 （>1 阶方阵）不一致程度的指标：

AnCI

CI



max

(A)n

n1

(4.1)

19

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

其中 是矩阵的最大特征值。



max

A

从有关资料查出检验成对比较矩阵 一致性的标准,称为平均随机一致

A RIRI

性指标，它只与矩阵阶数有关。

n

（2）按下面公式计算成对比较阵的随机一致性比率：

ACR

CR

CI

(4.2)

RI

判断方法如下：当﹤0.1时，判定成对比较阵具有满意的一致性，或其不

CR

一致程度是可以接受的；否则就调整成对比较矩阵,直到达到满意的一致性为止。

A

其中，求的特征值的方法：可以用 语句求的特征值:=eig

AMATLAB A〔Y,D〕

（），为成对比较阵的特征值，的列为相应特征向量。

AY AD

在实践中，可采用下述方法计算对成对比较阵=()的最大特征值()

AaλA

ijmax

和相应特征向量的近似值。

定义 ， ，可以近似地看作的对应于

u

k

a





nn

i1j1

n

j1

ij

ij

a

U(u,u,…,u)

12n



A

最大特征值的特征向量。

计算

11

(AU)

i



j1

au

ijj







(4.3)

nunu

i1i1

ii

nn

n



可以近似看作 的最大特征值。实践中可以由来判断矩阵的一致性。

AA

小结：成对比较矩阵 一致性检验的步骤为：

A

•

•

•

•

•

计算的最大特征值；

A

计算指标

CI

查表求得

RI

计算

CR

按的大小判断是否有满意的一致性，或是否要调整

CR

AA

4.1.5层次总排序

（1）确定权向量

我们设想把一块单位重的大石头砸成小块,若称得每小块的重量

n

C,C,C

12n

分别是，并把这些小石块两两比较重量，设，则成对比较矩

w,w,w

12n

阵为

aw/w

ijij

20

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）



w/ww/ww/w

11121n



w/ww/ww/w

21222n



A







w/ww/ww/w



n1n2nn

, 则该向量反映了块小石块显然矩阵是一致矩阵，再记

(4.4)

,w)w(w,w,

n12

T

n

n

j1

A

的相对于小石块的权重。同时，它显然满足 (1),即是归一化向量；(2)



w1

j

w

AwnwwAn

=。即是矩阵的特征值的特征向量。

对某因素的影响权重，称为权向量。

（2）确定组合权向量

在综合评判中，各层次上的权重系数构成了权向量。权重系数是非常重要的参

一般地，判断矩阵的关于最大特征值的归一化特征向量反映了各因子

Aw



max

数，它反映了各影响因素在决策过程中的地位和作用，因此合理的确定权重系数

是保证评判质量的关键。

设上一层（层）含个因素，它们对目标O的权向量为

Am

A,A,,A

12m

,BB,B,

n12

，它们关于。再设其下一层（层）含个因子

w(a,a,,a)

(A)

12m

T

Bn

因素的权向量分别为，1,2,…, (注：当与无联系

Ai=m.BA

iji

w(b,b,b)

ii1i2in

T

b),w(b,b,

n12

T(B)

其中，时，)。则层对于目标O的权向量为

b=0B

ij

b=ab,j1,2,,n

jiij



i1

m

。计算方法见表4.1

表4.1 组合权向量计算表

B层

A层

BBB

12n

…

bbbAa

11121n1

…

bbbAa

21222n2

…

… … … … …

…

ii2ii1iin

1

2

Aa bbb

m m1m2mn

m

B层对于目标的权重



ababab

i1i1i1

mmm

…

组合一致性检验是逐层进行的。设第层有个因素，共s层,第层的各

k-1tk

判断矩阵一致性指标分别为，随机一致性指标分别为

CI,,CIRI,,RI

1t1t

(k)(k)(k)(k)

定义为

第层对目标O的权向量为。 则第层组合一致性比率

k-1wk

w(a,,a)

(k1)T

1t

(k-)

1

21

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

CR

(k)



aCI

jj

t

(k)



aRI

jj

j1

j1

t

， 3,4,…（4.5）

k=,s。

(k)

CRCRk

(1)(2)

=0, 为准则层判断矩阵的一致性比率。第层通过组合一致性检验的条

件一般为<0.1。

CR

(k)

总体一致性比率定义为。

CRCR



(k)*

k2

s

对于重大的决策问题，应控制适当地小，才能认为总体上通过一致性检验。

CR

*

同时注意：在计算总排序权重时，先要计算各方案的“总得分”，按总得分

再决定取舍。计算总得分的方法与通常的打分评比的方法类似，计算下一层因素

在各准则项上的得分，再按各准则项在总目标中的权重求总。

空心村的评估是复杂的系统评价问题，要涉及大量的影响因素，如果采用简

易的办法，企图用直接的方法确定每个因素在整个因素整体中各占多大比重，并

且保证权重系数的可靠性，这是几乎不可能做到的事情。然而，如果从大量因素

中任取两个因素进行比较，对于评估专家来说，这就成了轻而易举的工作了，而

且专家一般可以用“同等重要”、“稍微重要”、“明显重要”、“十分重要”和“极

其重要”等定性语言假以描述，即对于量个因素的比较问题，专家可以比较容易

的判断二者直接对评价目标的影响重要性程度。利用AHP可以将这些定性语言进

行定量化的处理，现引入函数f(x,y)表示对总体而言，因素x比因素y的重要性

标度。若f(x,y)>1，则说明因素x比因素y重要；若f(x,y)<1，则说明因素y比

因素x重要，当且仅当f(x,y)=1时，说明因素x和因素y同等重要，且约定

f(x,y)=1/ f(y, x)， f(x,y)的取值见表4.2。

表4.2 标度表

因素x,y相比较 条件 f(x,y) f(y,x)

x与y同等重要 对判断目标贡献相同 1 1

x比y稍微重要 x的贡献稍大于y，但不明显 3 1/3

x比y明显重要 x的贡献明显大于y，但不十分明显 5 1/5

x比y十分重要 x的贡献十分明显大于y，但不特别突出 7 1/7

x比y极其重要 x的贡献以绝对优势大于y 9 1/9

x比y处于上述两相邻判断之间 相邻两判断的折中情形 2,4,6,8 1/2,1/4,1/6,1/8

（3）构造判断矩阵

利用的1-9标度，构造两两比较判断矩阵P：

22



uuu

11121n



uuu

22212n

P











uuu

n1n2nn

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

(4.6)

（4）计算重要性排序

根据两两判断矩阵，求出最大特征根对应的特征向量，所求特征向量即为各评

价因素的重要性排序，也就是权重向量。下面采用“方根法”求权重向量：

①计算判断矩阵每一行元素的乘积

M

i

Mu(i,j1,2,3,,n)

iij





i1

n

(4.7)

②计算的n次方根

M

i

W

i

WM

ii

n

(4.8)

③对向量

WW,W,,W



12n

n



作归一化或正规化处理，即

T

jii

WWW

T



j1

(4.9)

WW,W,,Wn

＝



12

即为所求特征向量。

④计算判断矩阵的最大特征根



max



max





i1i1

nn



PWPW

ii

nWnnW

ii

1

(4.10)

式中表示向量的第i个元素。



PW

i

PW





PW

11



uuu

11121n





PW



uuu

22212n

22





PW















PW

n4





uuu

n1n2nn

（5）判断矩阵一致性检验

①计算一致性指标

CI

(4.12)

CI





W



W





(4.11)



W

3







W



maxn

n1

②查找相应的平均随机一致性指标RI

表4.3给出了1-9阶正互反矩阵计算1000次得到的平均随机一致性指标。

表4.3 平均随机一致性指标RI

23

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

n 1 2 3 4 5 6 7 8 9

RI 0 0 0.58 0.9 1.12 1.24 0.32 0.41 1.45

③计算一致性比例

(4.13)

CR

CI

CR

RI

当<0.1时，认为判断矩阵具有满意的一致性，说明权重分配合理；当

CR

CR0.1

时，应该修正判断矩阵，直到具有满意的一致性。

AHP采用了构造判断矩阵的方法确定权重系数，对因素间的重要程度分析更具

逻辑性，再加上数学处理方法，在一定程度上减少了主观因素的影响，使评价结

果更趋向科学合理。

4.2模糊综合评判法

综合评判是对多种属性的事物，或者说其总体优劣受多种因素影响的事物，

做出一个能合理地综合这些属性或因素的总体评判。而模糊逻辑是通过使用模糊

集合来工作的，是一种精确解决不精确不完全信息的方法，其最大特点就是用它

可以比较自然地处理人类思维的主动性和模糊性。因此对这些诸多因素进行综合，

才能做出合理的评价，在多数情况下，评判涉及模糊因素，用模糊数学的方法进

行评判是一条可行的也是一条较好的途径。

20世纪60年代，模糊数学在综合评价中得到了较为成功的应用，产生了特别

适合于对主观或定性指标进行评价的模糊综合评价方法。20世纪80年代初，汪培

庄提出了综合评判模型，此模型以它简单实用的特点迅速波及到国民经济和工农

业生产的方方面面，广大实际工作者运用此模型取得了一个又一个的成果。与此

同时，还吸引了一些理论工作者对此模型进行深化和扩展研究，出现了一批诱人

的成果，诸如：多级模型、算子调整、范畴统观等等。并且，针对实际应用中模

糊综合评判模型常遇到的一些问题，对其进行了改进，采用多层次模糊综合评判

模型和广义合成运算的模糊综合评判模型。当前，多目标、多层次综合评价已经

涉及人类生活领域的各个方面，其应用的范围愈来愈广。

模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法。该综合评价法根据模

糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素

制约的事物或对象做出一个总体的评价。它具有结果清晰,系统性强的特点,能较

好地解决模糊的、难以量化的问题,适合各种非确定性问题的解决。

24

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

4.2.1单因素模糊综合评判

设={}为评语标准集（即指标集），上的模糊子集=（

UU,U…，UUAa, a,…，

12m12

aaiUA

mii

）称为权量，其中，为第个评价因素对应的权值。向量的各元素可用层

次分析法求出。且满足 ≧ 0，

a

i

VV=V, V,…V

代表评语组成的集合，即{}，则模糊矩阵为：

12n

R

1

R

2

R = …

(4.14)

…

R

m

其中，为评价矩阵。=()为相对于评价因素的单因素模

RRr, r, …，rU

ii1i2ini

糊评判。它是评语集上的模糊子集。那么对该项指标的模糊综合评判是上

VBV

的模糊子集，即：

=•=（）

BARb, b,… b

12n

其中，是该项指标被评为级的隶属度。根据最大隶属度原则，若有=

bjYAbmax

jk

（）, 则该项指标应评为级。

b, b,… bk

12n

4.2.2多因素模糊综合评判

单因素模糊综合评判仅对一类中的各个因素进行综合,为了考虑各类因的综

合影响,必须在类之间进行综合,即多因素模糊合评判。

建立评语模糊集合

Vv,v,,v

＝



12n

，一般来说，评语等级数的一般取值范

n

围为［3,7］，如果过大，会使语言难以描述，不易判断等级归属；如果太小，

nn

又不符合模糊综合评价的要求。一般取奇数的情况较多，因为这样可以有一个中

n

间等级，便于判断事物的等级归属。设空心村评估影响因素集合为



，其每个子集为，首先对中的评

Uu,u,,u

iiii



12n

U

i

估影响因素作单因素评判，确定单因素对评语模糊

Uj1,2,nUj1,2,n

ijiiji



集合抉择等级的隶属度，则得出中第j个因素的单因素评

Vk1,2,,n

k



rU

ijkij

U

i

UU,U,,U,U

12is

i

判模糊集合：，它是抉择评语集V上的模糊子集。则m个着眼

r(r,r,,r)

ij1ij2ijn

～

ij

因素的评价就构造出评估模糊评判矩阵:

R

～

i

25

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）



rrr

i11ii1n



rrr

i21i22i2n

R



～

i











rrr

in1in2inn

iii

rmnj1,2,,n

ijij

12

(4.15)

空心村评估影响因素的隶属度可运用模糊统计的方法确定，



，式中为评估专家总人数，为参评专家中认为属

n

m

ij

u

i

于的人数。

v

j

“加权求和型”广义模糊算子对所有因素依据权重大小统筹兼顾，适

M,



用于要求考虑整体指标的情形。由于空心村评估决策工作需要统筹兼顾各项指标

的影响，故运算时推荐使用“加权求和型”算子。

M,



在确定了第二层次评估影响因素的权重向量和对评语模糊集合V的隶属度

W

i

矩阵后，可以通过模糊变换对第一层次某因素进行单因素模糊评判。

R

～

i



rrr

i11ii1n

12



rrr

i21i22i2n



BWRw,w,,wb,b,,bi1,2,,s

ii1i2ini1i2in



i



～～

ii







rrr



innin1in2

iii





nn

ii



式中b1wrmin1,wr

ikijijkijijk





(4.16)



j1j1



i1,2,,s；j1,2,,n；k1,2,,n



i



根据第二层次评估影响因素模糊评判所得到评判结果作为的单因素评价

B

U

i

～

i

构成评判矩阵。

R

～



Bbbb

111121n



Bbbb

222212n



R

～









Bbbb

Ss1s2sn





(4.17)



它是第一层次评估影响因素对评语模糊集合V的隶属度矩阵。模糊综合评判

为，



bbb

11121n



BWRw,w,,wb,b,,b





12s12n



bbb

21222n

～～





bbb



s1s2sn







(4.18)

～

式中为第一层次评估影响因素的权重向量，则为最终模糊评价结果。

W

B

26

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

三、“无石免烧免蒸墙砖”专用生产设备（QZhJZh－300型

全自动液压制砖机组）

3.3 制砖及垃圾粉碎工艺流程及机组的组成

建筑垃圾粉碎工艺：

进料与粗破→分选系统→高压洗涤系统→二次、三次破碎系统

制砖工艺流程:

装料→配料→提升→混料→输送→震实→压制成坯→切坯成形→排砖→运砖

于场地→堆垛养护变硬成成品砖

机组的组成：

主机： QZhY—300型液压机 1台

配套设备：ZhSh—50型震实机 1台

S120型碾轮式混砂机 1台

300型皮带上料机 2台

成型模8工位自动运转装置 1套

双面加压成型模具 1套

砖坯顶出装置 1套

震实伸缩料斗 1套

余料回收装置 2套

锯坯装置 1套

四工位排砖装置 1套

液压站 1套

计算机控制系统 1套

27

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

3.4 机组图片

图1 液压机

28

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图2 排砖机

图3 余料机

29

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

图4 搅拌机

3.5 制砖机组主要参数：

外形尺寸：长×宽×高 6.5×4×3（米）（不包括S120型碾轮式混砂机）

额定成型压力：300T

机组电机总功率：42KW

出块效率：4500块/小时（折合12.6吨/小时）

操作人员：10人/班

3.6 机组的优点及特点

新颖、合理的设计使机组有以下突出的特点：

1、不用烧、不用蒸只用压力机压制，只此它不仅低碳，零碳，它无任何污染，

还治理污染，它确确实实是低碳环保产品。

2、主机压力大，使砖密实度可达2T/m3。

砖抗压强度最大可达27MPa。超过一般烧结砖10 MPa的1.7倍，砖不出现冻

30

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

胀破裂。

3、制砖机组自动化程度高，生产率高

生产9万块砖烧结砖一班平均40人，而该机组只需10人，它是机、电、液

一体化设计，计算机控制，无触点开关传递信息。

4、重量轻，体积小，可拆开运输。

5、安装简便，建厂快，利于改变场地，接近原料地生产。

6、价格低，利于个体购买，砖厂主经营得当，一年即可收回设备投资。

7、不用石子作骨料就能制砖，使用的原料广泛，粉碎成砂粒就能制砖，等一

切无机硬质细颗粒都可使用该机组，因此是彻底全面禁烧粘土砖的关键设备。

概括为不土不洋，适合国情，低碳环保，为禁烧粘土砖，节约良田铺平了道

路。

3.7 原材料的预处理

“无石免烧免蒸墙砖”生产关键为原材料的预处理,关键技术系根据各物料化

学组成进行配料调整,找出各物料间最低共熔点,使之在较低的温度范围内进行物

化反应，以形成完美的适用的人们认可的新型建筑材料。

该机组的原材料包括：城市建筑垃圾、矿渣、煤矸石、河沙、山沙、海沙、

沙漠沙，黄河淤积沙等。经过化学成分分析看出,机组所需原材料垃圾与普通粘土

的化学成分组成基本接近。唯一不同点:粘土为天然矿,而机组原材料夹带一些碎

玻璃、碳粒、砖砾、碎瓦砾等无序状态的人工矿物资源。并且塑性很差, 经过一

定的工艺条件，就可以使以上材料完好的做成产品。

原材料的预处理采用的工艺流程为:除铁一破碎一筛分一洗选。分选出的碎

石、碎砖、砂子和泥土供给砖厂。

1、除铁

除去原材料（主要是建筑垃圾）中的金属，减少磁选和粉碎时的机械负担，

增加粉碎的生产能力,节约了能源。

2、筛分

经过一次粉碎后的建筑垃圾通过筛分分离出垃圾中可利用的部分，然后再进

31

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

行下一步处理。建筑垃圾中有一些有机物降解成细小的腐殖质，由于粘性比较大，

给下一步机械粉碎带来麻烦。可选用复合双层滚筒筛(试验中用人工筛代替)，外

层筛分出可以直接使用的5mm以下的制砖料(灰土类+腐殖质)，内层分选出的垃圾

进人下一道工序。采用这种方法还可以减少以后工序的处理量(据试验证明，可以

减少30%)。

3、磁选

建筑垃圾经筛分后，仍然含有少量的金属、玻璃、碎布片等，其中金属不易

于粉碎，对粉碎设备的磨损较大，需经磁选剔出。建筑垃圾处理绝大多数采用先

进环保的移动式破碎设备。该设备灵活方便，机动性强，可节省大量基建及迁址

费用；能够对物料进行现场破碎，并可随原料开采面的推进而移动，从而大量降

低了物料的运输费用。

4．粉碎

经磁选后的垃圾可进入粉碎机进行细碎处理，粉碎机下方装有5mm间距的格

栅，经细碎后的垃圾料可直接用作制砖原料。目前，建筑垃圾粉碎机技术已经完

善，可以满足建筑垃圾粉碎需求，该设备主要针对大块物料，而且产量高，操作

简单，维修起来也方便。

3.8产品试制

原材料经过预处理后颗粒级配至5mm以下,方可加入筛出的细垃圾中,作为主

要原材料进入喂料计量设备,并以70%的垃圾掺入量、伴同20%的粘土、10%的固体

高温激发材料,同时进入高速混料设备,以900r/min的转速使三种物料进行混配,

配合后的混合料细度达60目以上。均匀的混合料经3h陈化后,即可用液压制砖机

压制砖坯。压制出的砖坯无需晾晒,可直接入窑一次码烧。

该产品试制生产完全由砖厂职工按照工作程序进行。筛分出的有机物质、经

切割、加热制粒后送到窑顶加煤孔位置,作为烧砖时的燃料加入窑内。由于有机物

质制成的颗粒燃烧速度快、热能持续时间短,必须在高温区加入适量的煤助燃,从

而保证砖坯有足够的烧结时间,使砖坯内物化反应完全,确保成品砖烧结质量。缺

乏粘土地区生产该产品时,可采用煤矸石粉末、纸浆废液,有机或无机粘结材料代

替粘土,作为砖坯成型用的塑性材料,从而达到成型的目的。

产品经实验满足抗压、抗拉强度均高出同窑而出的粘土烧结砖很多,而重量又

低于粘土烧结砖。抗压强度最大可达27MPa。超过一般烧结砖10 MPa的1.7倍，

32

环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

砖不出现冻胀破裂。与粘土砖相比,外观颜色相同、几何尺寸一样。

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环渤海新兴工业区空心村再生技术应用研究（2006BAJ05A12）

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