Antarctica's Gamburtsev Province (AGAP) Project - Airborne gravity data (2007-2009)

Airborne gravity data are presented in Ferraccioli et al (2011). Only BAS data are presented here but USAP flown flight lines details can be found at http://pgg.ldeo.columbia.edu/wp/dataprojects/gambit-agap-consortium/. BAS data processing steps are outlined below, as are the full definitions of all channels. Processing steps: 1/ Calculate observed gravity. True spring tension (ST_real) is calculated from the posted spring tension (ST) correcting for the fact that for this survey the true spring tension approaches the posted value at 38 mGal per second. Beam velocity (Beam_vel) is derived from raw beam position (RB) assuming a centred difference approximation. Relative gravity (rec_grav) = (Spr_tens_real+((beam_vel)*k_fac)+CC)*scale_value, k_fac=30, meter scale value =0.9966. Still readings (Still) are in mGal and were calculating assuming a 2nd order best fit to the approximately linear drift of the meter observed at the tie down points. Airborne absolute gravity values (Abs_grav) = Rec_grav- Still + Base 2/ Corrections to derive free air anomalies (disturbances). Vertical acceleration (VaccCor) is calculated as 2nd derivative of flight altitude (Height_WGS1984), with a 3 point mean filter applied after differencing to reduce short wavelength noise. Eotvos correction (EotvosCor) follows (Harlan, 1968). Latitude correction (LatCor) = 978.03185(1+0.005278895 sin2Lat- 0.000023462 sin4Lat) (IUGG 1967). Free air correction (FaCor) = 0.3086*Height_WGS1984. NOTE subsequent free air values are defined as gravity disturbances in geodesy, as they are referred to the ellipsoid (Hackney and Featherstone, 2003). Horizontal acceleration correction (HaccCor). For this survey the approximation of (Swain, 1996) was used, assuming a damping factor of 0.707, and a platform period of 4 minutes. 3/ Free air anomaly and filtering. Free air anomaly (Free_air) = Abs_grav-VaccCor+EotvosCor+FaCor-LatCor-(0.5*HaccCor) Filtered free air anomaly (FAA_filt) used 9 km 1/2 wavelength space domain kernel filter (Holt et al., 2006). Final free air data (FAA_clip) was produced by manually masking turns, start and end of lines, and other regions of noisy data. Free air anomaly data was statistically levelled to give a consistent grid. The correction applied is Level_cor and the final anomaly channel is FAA_level. Upward continued free air anomaly (FA_4600m) was produced by upward continuing free air data from the collected flight altitude to 4600 m. Channel description: Basic Channels Date UTC date (YYYY/MM/DD) Time UTC time (HH:MM:SS.SS) FlightID Sequential flight number and survey ID e.g. W12 Line_name Line Number e.g. LW200.1:12 Lon Longitude WGS 1984 Lat Latitude WGS 1984 x x projected meters * y y projected meters * Height_WGS1984 Aircraft altitude (meters) in WGS 1984, for processing see location data page Raw gravity Channels ST Spring Tension (meter units) CC Cross Coupling (meter units) RB Raw beam position (Mv) XACC Cross axis accelerometer (Mv) LACC Long axis accelerometer (Mv) Still Airborne meter still reading value (mGal) Base Absolute gravity reference, from land gravity (mGal) Calculation Channels St_real True Spring tension value (meter units) Beam_vel Gravity meter beam velocity (Mv/sec) Rec_grav Recalculated relative gravity (mGal) Abs_grav Calculated absolute gravity (mGal) VaccCor Vertical acceleration correction (mGal) EotvosCor Eotvos correction (mGal) LatCor Latitude correction (mGal) FaCor Free air correction (mGal) HaccCor Horizontal acceleration correction (mGal) Free air Channels Free_air Un-filtered free air anomaly (mGal) FAA_filt Filtered free air anomaly data (mGal) Filtereee FAA_clip Filtered, masked free air anomaly data (mGal) FA_4600m Free air anomaly data upward continued to an altitude of 4600 m. (mGal) * Projected coordinates (x and y) are in Lambert conic conformal with two standard parallels defined as follows: Latitude of false origin: -80 Longitude of false origin: 80 Latitude of 1st standard parallel -83 Latitude of 2nd standard parallel -77 False easting 2000000 False northing 2000000

本数据集的航空重力数据源自Ferraccioli等人（2011）的研究成果。本文仅公开英国南极调查局（British Antarctic Survey, BAS）相关数据，美国南极计划（United States Antarctic Program, USAP）的飞行航线详情可访问：http://pgg.ldeo.columbia.edu/wp/dataprojects/gambit-agap-consortium/。

下文将详述BAS数据的处理流程，以及所有数据通道的完整定义。

### 处理流程
1. 观测重力计算
从记录的弹簧张力（ST）计算真实弹簧张力（ST_real），本次勘测中，真实弹簧张力以38 mGal每秒的速率趋近于记录值，据此完成校正。光束速度（Beam_vel）由原始光束位置（RB）通过中心差分近似法推导得到。相对重力（rec_grav）计算公式为：(Spr_tens_real + (beam_vel × k_fac) + CC) × scale_value，其中k_fac=30，仪表刻度系数scale_value=0.9966。静止读数（Still）单位为毫伽（mGal），其计算基于锚定校准测点处观测到的仪表近似线性漂移，采用二阶最优拟合方法完成。航空绝对重力值（Abs_grav）计算公式为：Rec_grav - Still + Base。

2. 自由空间异常（扰动）校正
垂直加速度校正项（VaccCor）通过飞行高度（Height_WGS1984）的二阶导数计算得到，差分计算后应用3点均值滤波以削弱短波长噪声。厄特沃什校正项（EotvosCor）参照Harlan（1968）的方法计算。纬度校正项（LatCor）采用国际大地测量与地球物理联合会（International Union of Geodesy and Geophysics, IUGG）1967年标准公式：978.03185×(1 + 0.005278895sin²Lat - 0.000023462sin⁴Lat)。自由空间校正项（FaCor）= 0.3086 × Height_WGS1984。
注：大地测量学中，后续提及的自由空间值即指重力扰动，因其参考面为参考椭球面（Hackney与Featherstone，2003）。水平加速度校正项（HaccCor）：本次勘测采用Swain（1996）提出的近似方法，假定阻尼系数为0.707，平台周期为4分钟。

3. 自由空间异常计算与滤波
未滤波自由空间异常（Free_air）= Abs_grav - VaccCor + EotvosCor + FaCor - LatCor - (0.5×HaccCor)。滤波后自由空间异常（FAA_filt）采用半波长9 km的空间域核滤波（Holt等人，2006）。最终自由空间数据（FAA_clip）通过手动掩膜去除航线转弯、起止端及其他噪声区域得到。对自由空间异常数据进行统计平差以生成一致的格网数据，所施加的校正项为Level_cor，最终异常通道为FAA_level。向上延拓自由空间异常（FA_4600m）：将采集飞行高度处的自由空间数据向上延拓至4600米高度得到。

### 通道说明
#### 基础通道
Date：UTC日期（格式为YYYY/MM/DD）
Time：UTC时间（格式为HH:MM:SS.SS）
FlightID：连续飞行编号与勘测标识，例如"W12"
Line_name：航线编号，例如"LW200.1:12"
Lon：WGS 1984坐标系下的经度
Lat：WGS 1984坐标系下的纬度
x、y：投影平面坐标（单位：米）
Height_WGS1984：WGS 1984坐标系下的飞行器高度（单位：米），详细处理说明见位置数据页面

#### 原始重力通道
ST：弹簧张力（仪表单位）
CC：交叉耦合（仪表单位）
RB：原始光束位置（毫伏，mV）
XACC：横轴加速度计输出（毫伏，mV）
LACC：纵轴加速度计输出（毫伏，mV）
Still：航空重力仪静止读数（单位：mGal）
Base：陆地重力基准得到的绝对重力参考值（单位：mGal）

#### 计算通道
St_real：真实弹簧张力值（仪表单位）
Beam_vel：重力仪光束速度（单位：毫伏每秒，Mv/sec）
Rec_grav：重新计算的相对重力（单位：mGal）
Abs_grav：计算得到的绝对重力（单位：mGal）
VaccCor：垂直加速度校正项（单位：mGal）
EotvosCor：厄特沃什校正项（单位：mGal）
LatCor：纬度校正项（单位：mGal）
FaCor：自由空间校正项（单位：mGal）
HaccCor：水平加速度校正项（单位：mGal）

#### 自由空间异常通道
Free_air：未滤波自由空间异常（单位：mGal）
FAA_filt：滤波后自由空间异常数据（单位：mGal）
FAA_clip：经滤波与掩膜处理后的自由空间异常数据（单位：mGal）
FA_4600m：向上延拓至4600米高度的自由空间异常数据（单位：mGal）

* 投影坐标（x、y）采用兰伯特等角圆锥投影，包含两条标准纬线，参数定义如下：
伪原点纬度：-80°
伪原点经度：80°
第一条标准纬线纬度：-83°
第二条标准纬线纬度：-77°
伪东偏移量：2000000米
伪北偏移量：2000000米