CME是行星际环境和空间天气扰动的主要源头，对灾害性空间天气的预报需要实时预测CME或ICME的传播方向和到达地球的时间。虽然ICME到达地球的时间是灾害性空间天气预报的重要内容，但是更重要的是ICME到达地球时的速度和南向磁场分量(Bz)；另外，有关ICME的三维结构和三维速度的信息也具有重要的参考价值。

本文详细介绍了目前常用的几种CME成像重构方法和两种CME驱动激波的重构方法。这些方法各自以不同的角度强调和重建CME的某些重要特征，但是对其他方向的描述则与实际情况相差较大。这说明以现有的观测手段获得的信息还不能反映CME的全貌，也难以从中提取出CME的完整信息。新的探测方法、观测手段值得进一步探测和研发！

目前使用的CME成像重构方法分为两个大类：基于中小视场日冕仪观测数据的重构和基于大视场或超大视场日冕仪(或日球成像仪)观测数据的重构。而根据不同的数学方法和所针对的物理特征，各个大类中又包含了不同的小类。本文介绍的基于日冕仪数据重构CME的方法包括圆锥模型法、偏振比方法、GCS模型法、3DCORE模型法、三角测量法、TP方法和MF方法；除了偏振比方法之外，其他方法都可以得到CME的三维几何结构。

其中圆锥模型是一种早期描述CME几何结构的模型，它没有假设CME的前沿特征，并且更适合于描述晕状CME；但是圆锥模型中没有磁场结构，因此，该方法难以可靠地预测CME在地球附近或其他空间位置处的磁场；不过，这个模型在预测CME驱动激波是否到达地球以及到达时间方面获得了成功。

GCS对于单个CME的三维速度和传播方向的重建效果很好；但是在针对CME连续爆发的情况时，拟合精度很低。利用3DCORE模型进行重建时，在初始参数的设置中会经常使用GCS的拟合结果，重建结果主要是1 AU处的磁场信息，这对地磁暴的预测尤为重要。

偏振比方法是将一个视点的偏振观测转化为与天空平面的3D距离，只能得到沿每条视线的CME等离子体密度的距离加权平均，不能提供CME的深度信息，也不能提供CME的速度和位置信息。三角测量和TP方法不需要假设CME的几何结构，只要CME的特征在图像中可以清晰地分辩，就可以得到比较好的结果，但是这两种方法都不能重构CME中的电子密度。

而且TP方法的一个假设是仿射几何的基本框架成立，所以会有一个放大因子，得到的结果与实际情况会有一定偏差。由TP方法发展的HT技术有一个独特的优点，可以即时显示运动过程及其速度并且灵敏度高，可以提取最模糊的特征并检测它们的运动。

MF方法在不假设CME形状的情况下，能很好地重建CME表面，使用起来更加灵活；在获得CME三维形状之后可以分析其几何中心与主轴尺度等；并且MF方法是基于三个视角进行重建的，比基于两个视角的重建得到的结果更准确；MF方法的缺点是所得的结果没有包括CME的内部结构和等离子体分布。

基于日球成像仪数据的重构方法包括几何三角测量、SSE方法、椭圆演化模型法和相关辅助重构法。SSE方法和椭圆演化模型都要假设CME的几何结构。SSE方法在CME延展角过大或者过小的时候都会导致结果不可信；而延展角不能过大将限制SSE模型用于空间天气预报；另外，SSE模型假设CME的前沿是圆形截面。椭圆演化模型假设截面为椭圆形，这种修正使得模型更灵活，更适合多点观测的自洽建模。

几何三角测量相对于前面这两种方法的独特性和优点是：没有自由参数，所做假设少，并且可以对CME从太阳连续追踪至1 AU。相关辅助重构法则针对小尺度太阳风瞬变所提出，对于大尺度CME的重构则是将其分解为无数个小CME。这个方法的优点是不需要假设CME的几何结构并可以自动化进行，操作简单，还可以得到三维空间中CME的径向速度分布；缺点是只能应用于日地连线附近的CME，且共面效应会导致共面附近CME的纵向定位精度非常低。

CME驱动激波的三维重构也非常重要，因为CME与其激波紧密相关，而激波重构可以给出激波的三维结构和运动学。激波椭球模型叠加GCS模型再应用三个不同视角的观测数据，可以很好地再现CME及其驱动激波的三维结构。

激波球体模型可应用到极端CME产生的激波，这种CME速度非常快，驱动的激波角宽度非常宽。目前，将激波重构结果与CME特性、高能粒子特性、太阳风局地观测作对比，对空间天气的变化和高能粒子加速的研究都具有重要意义，也是空间科学和太阳物理研究中备受关注的热门课题。

如前所述，无论哪种拟合都含有多个自由参数，这些自由参数之间是简并的(特别是非线性拟合)，所以解不唯一，也不稳定；自由参数越多，解越不确定。

因此，引入更多自由参数，虽然带来一定的自由度，但方法的缺点也更明显。这也是没有自由参数的几何三角测量方法的优越性所在。这些重构方法在对CME的运动学、动力学的研究方面发挥了重要的作用，但它们都存在一些缺点。首先，这些重构方法都做了很多假设并加上了相应的约束条件；其次，根据三维图的结构原理，由二维图像构造一个目标的三维结构至少需要三幅该目标的二维图像，而且获得这三幅二维图像的观测点与目标的连线不能位于同一平面上，并且这三条连线最好是相互垂直。但是目前我们对太阳及其活动的成像观测基本上都是在黄道面上进行的，所以依据这样的观测数据对我们所研究的目标进行三维重构时，显然还缺少一个维度的信息。

CME内部磁场结构、密度极值、磁场Bz分量即南向磁场分量都是研究CME物理本质的重要参数，其中南向磁场分量对预测地磁暴是一个非常关键的量。而CME成像重构一般无法提供CME内部的磁场信息，所以须先利用一些基于局地观测数据的磁云重构方法来计算磁场相关信息。

比如最早的柱对称无力场磁通量绳模型，以及近期的椭圆-圆柱解析磁通量绳模型都可以给出磁云中磁场各个分量以及其他相关信息。还有一种不需要假设磁云横截面的Grad-Shafranov (GS)方法，起初是用于研究地球磁层的磁场结构，后来Hu等人以及Liu等人发现该方法可以用于磁云中的磁场分析。

而GS重构的结果则可以通过具有分离角度的多个航天器观测数据进行验证，这要求几颗卫星分离距离较远(但也不能太远，否则MC会被太阳风扭曲)才能给出观测的一致性，因此Liu等人使用STEREO和Wind/ACE几颗卫星的观测结果进行验证。以前验证只用Wind和ACE，由于这两个卫星距离太近，本质上观测到的是同一结构，无法进行有效验证。

今后，CME成像重构与磁云(或ICME)局地重构之间的对比研究将受到越来越多的关注，因为这可以给出磁通量绳结构和磁场定向的重要信息，如磁通量绳轴的定向、在运动过程中是否发生了旋转等。目前，一些学者已经开展这方面的工作，如Liu等人利用GCS成像重构获得CME的整体结构，再利用GS局地重构方法获得1 AU附近局部磁通量绳的相关信息；Chen等人也有类似的工作等。灾害性空间天气的预报不仅需要CME到达地球的时间预报，更需要南向磁场分量(Bz)和速度的预报。这就体现了CME成像重构结果和磁云(或ICME)局地重构结果之间对比的重要性。

获取这些参数的正确数值有赖于对CME三维结构的完备和正确的重构。完备的意思是指在重构的过程中不需要加入任何假设，也不需要依赖任何模型，只依赖于来自三个相互垂直的视角的观测资料。当然，目前的观测资料还不能满足这个要求，因此，所使用的重构方法都包含相应的假设或者依赖于某个模型。

克服这些困难的唯一出路在于开展在黄道面以外的观测，而2020年欧洲发射的太阳轨道器(solar orbiter)则实现了黄道面外的观测。太阳轨道器携带日冕仪和日球仪与太阳的距离约0.28 AU，虽然没有比帕克太阳探针(Parker Solar Probe)更接近太阳，但它相对于黄道面的倾角更大，能够从更高纬度对太阳进行观测。所以利用太阳轨道器的观测数据重构三维CME，将会为我们揭示更多的CME三维信息，帮助我们更加深入、全面地研究CME的内部磁场结构和等离子体分布。如果还能够对太阳进行抵近观(探)测，我们对CME/ICME的重构过程就会更可靠，据此进行的相应预报也将会更加准确。