# SCALED 风场（潜空间域分解）→ 温度，core008 全部建筑范围

运行：2026-09-10 22:18 到 2026-09-11 03:12，RTX 5090。脚本 `physics_model/run_core008_scaled_latent.py`，出图
`physics_model/plot_core008_scaled.py --dir physics_model_result/scaled_latent`。设置与权重哈希见 `run_config.json`，日志 `run.log`。

## 模型与方法

- 权重：SCALED-Tutorial 发布的 `weight/inference.pth`（潜空间回归 U-Net，8 入 4 出）和 `weight/compression.pth`（3D VAE，压缩比 4，4 潜通道）。
- 方法：照搬 SCALED-Surrogate-Computational-Physics-Model 的 `inference_inmemory.py` 流程，改为单 GPU：
  1. 几何一次性编码：256 米物理块 + 8 米 halo（边界 replicate），潜空间去 2 格 halo 后拼成整域几何潜场 [1,4,16,704,768]；z=0 层强制固体。
  2. 每步在潜空间推进：256 潜格（1024 米）块 + 4 潜格 halo，共 3×3 = 9 块，输入 4 通道速度潜场 + 4 通道几何潜场，输出下一步速度潜场；状态不回物理空间。
  3. 解码：潜场 reflect 补 4 格 halo，64 潜格块解码为 288 米后裁 256 米核心，共 132 块。
- 网格：1 米体素 `south_kensington_core008_voxel_1m_domain4096`，域 X=[480,3552)、Y=[640,3456)、Z=[0,64) 米，即 [64, 2816, 3072]，覆盖全部建筑（X 625–3474，Y 754–3348）。减 (2116, 2124) 得区域坐标。
- 时间：从静止起步 100 步，每步按教师包解释为 25 秒（50 个 NN4PDEs 步 × 0.5 秒）。

## 风场结果（`wind/`）

| 项目 | 值 |
| --- | --- |
| 几何编码 | 141 秒，一次 |
| 每步 U-Net 推理 | 3.9 秒（9 块） |
| 每步解码 + 粗化 + 存盘 | 约 167 秒（132 块，只为存结果） |
| 峰值显存 | 24.4 GiB（解码块） |
| 均值风速（4 米流体格） | 第 10 步峰值 1.63 → 第 30 步 1.00 → 第 50 步后在 1.10–1.18 间振荡，第 100 步 1.12 m/s |
| 步间 RMS 变化 | 第 50 步后稳定在 0.076–0.084 |
| 后 19 帧的时间标准差（10 米层） | 0.080 m/s |

第 50 步后流场进入统计定常状态：均值不再漂移，步间变化保持恒定，说明模型在给定几何下维持了一个带湍动的准定常流，而不是衰减。来流自西向东（u 均值 +1.11 m/s），建筑背风侧尾流、街道绕流清晰，1024 米潜空间块之间没有可见接缝。

文件：`wind4m_000..100.npy`（4 米粗化，[3,16,704,768]，m/s，+x 东 +y 北，建筑内为 0）、`latent/0001..0100.pt`（每步潜场 float16，可再解码）、`latent_geometry.pt`、`latent_initial.pt`、`velocity_final_1m_raw_czyx_float16.npy`（第 100 步 1 米场 [3,64,2816,3072]，u 为 NN4PDEs 原始约定，取负为东向）、`solid_1m_zyx.npy`、`metrics.json`。

图：`figures/wind_step100.png`（4 米，10/40 米层）、`wind_final_1m_whole.png`、`wind_final_1m_core.png`（008 核心 1 米放大，2/10/30 米层）、`wind_spinup_10m.gif`（100 步演化）、`wind_convergence.png`。

## 温度结果（`temperature/`）

用第 82 到 100 步（0 到 450 秒）的时变风场，教师包未改动的受控热求解器和 15 通道单步温度 U-Net，4 米网格 [16,704,768]，热场景同前（环境 26、地面/屋顶 30 °C）。流体格 MAE（°C）：

| 时刻 | 递归 U-Net | 单步 U-Net | 持续性 |
| --- | --- | --- | --- |
| +90 s | 0.347 | 0.347 | 0.192 |
| +180 s | 0.607 | 0.277 | 0.321 |
| +270 s | 0.908 | 0.270 | 0.407 |
| +360 s | 1.192 | 0.266 | 0.465 |
| +450 s | 1.495 | 0.263 | 0.504 |

单步模式从 +180 秒起优于持续性基线并稳定在 0.26 °C；递归模式误差线性增长到 1.5 °C，与前两轮一致，温度模型的递归迁移仍不可用。
图：`figures/temperature_comparison_10m.png`、`temperature_mae.png`。

## 与物理空间分块版（`../scaled/`）的对比

同一权重、同一几何、重叠区域第 40 步（物理版）对第 100 步（潜空间版）：

| | 物理空间分块 | 潜空间分块 |
| --- | --- | --- |
| 每步耗时 | 457 秒（240 块，各 2 次编码 + 1 次解码） | 3.9 秒推理（+167 秒可选解码） |
| 均值风速走势 | 第 9 步 1.19 后持续衰减到 0.77 m/s | 第 50 步后定常约 1.12 m/s |
| 10 米层均值风速（重叠区） | 0.52 m/s | 0.79 m/s |
| 10 米层速度相关系数 | 0.72 | |
| 分块痕迹 | 早期明显，后期轻微 | 无 |

差异来源：物理版每步都把状态经 VAE 解码再编码，误差累积并逐步耗散动量；潜空间版与训练方式一致（潜场到潜场），不经过这个环节。后续应以潜空间版为准。

## 解释边界

- 无 CFD 或实测参考；SCALED 权重在原 1024 米 South Kensington 算例上训练，本次是新几何迁移。
- 64 米高度截断了 86 米以内的高层部分。
- 25 秒/步的物理时间映射沿用教师包解释；绝对时间尺度未经验证。
- 热场景为实验设定，温度参考是改编的受控求解器。
- 4 米保守粗化会封闭窄街。

## 污染物输运（`pollution/`，2026-09-11 补充）

Yuhang 的 `physical_transport.py`（未改动）在本目录已存的 4 米粗化风场（`wind4m_000..100.npy`，底部 64 米、16 层）上求解，
1 米网格 5.5 亿格超出显存，故未在 1 米上做。设置：每个风场步 25 秒 = 50 个 0.5 秒子步，帧间线性插值，从第 0 步（静止）驱动；
速度换算为格/秒（m/s ÷ 4）；ub 1 m/s、vb 0、源强 0.1、容差 1e-6。源：域坐标 x 520–600 米、y 848–3248 米、z 8–32 米，即城市西侧上游的连续线源。
100 步耗时约 1 分钟。第 100 步域内质量 1781 万（累计排放 1800 万，出流刚开始）；迎风建筑脚下同样出现辐合堆积热点（最大 4.2 万），原因见 `../scaled_latent_1024/README.md`。
文件：`concentration_001..100_float16.npy`（[16,704,768]）、`slices_z12m_tyx_float16.npy`、`mass.json`、`manifest.json`；图在 `pollution/figures/`。

## 2-D 温度标签模型（`temperature2d/`，2026-09-11 补充）

Yi Qi 的 `south_kensington_temperature.py`（未改动）通过共享风场缓存接入本目录的 SCALED 风场：第 41–100 步 12–16 米层的 4 米粗化 u、v，
每帧 25 秒（1 米网格的时间尺度），共 60 帧 = 1500 秒。建筑足迹、屋顶高度、植被和城市地面掩码与 `../scaled_latent_1024/temperature2d/` 同源
（`geometry_model/geometry/south_kensington_core008_landcover_4m/` 裁到本域 [704,768]），场景为模型默认的夏季午后设定。
脚本 `physics_model/run_core008_temperature2d_scaled_1024.py --dir physics_model_result/scaled_latent`，出图 `plot_core008_temperature2d.py --dir ...`。
结果：dt 1.25 秒、每帧 20 子步，7 秒跑完；流体格均温 31.78 → 31.86 °C，范围 30.78–32.15 °C。因为总时长只有 1500 秒（1024 版为 6000 秒），升温幅度更小；
街区内 12–16 米层风速均值 0.85 m/s，高于 1024 版的 0.39 m/s，是 1 米几何下街道通风更强的体现。
文件与图的组织同 1024 版。