Phương pháp xây dựng mô hình dựa trên tiếp cận mô hình hóa đa tác tử (agent-based modeling) trên phần mềm GAMA. Trong đó quá trình ra quyết định sử dụng đất dựa trên phân tích đa tiêu chí với các tiêu chí chính bao gồm gồm tỷ lệ kiểu sử dụng đất ở các ô lân cận, thích nghi đất đai, lợi nhuận và mức độ thuận lợi khi chuyển từ kiểu hiện tại sang loại khác. Dữ liệu đầu vào để mô phỏng là bản đồ sử dụng đất các năm 2010, 2015 và 2020 của huyện Trần Đề, tỉnh Sóc Trăng. Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được mô hình mô phỏng sự thay đổi sử dụng đất nông nghiệp và đã được hiệu chỉnh bản đồ sử dụng đất năm 2015 (với Kappa = 0,71). Mô hình đã được kiểm chứng với bản đồ sử dụng đất năm 2020 với tỷ lệ sai số mô phỏng (nRMSE) là 5,2%. Kết quả mô phỏng cho thấy đất lúa có xu hướng chuyển đổi sang đất trồng lúa - rau màu, chuyên màu, cây ăn quả lâu năm để thích ứng với điều kiện khí hậu năm 2030. Từ kết quả nghiên cứu đã cho thấy mô hình là một công cụ hiệu quả giúp người quản lý đất đai và nông dân xây dựng kế hoạch sử dụng đất.

Công tác quản lý tài nguyên đất đai cần thiết có các công cụ chuyên dụng trong dự tính, dự báo sự thay đổi sử dụng đất nhằm trợ giúp nhà quản lý xây dựng và thử nghiệm các tình huống sử dụng đất và đưa ra quyết định. Trong đó điển hình như các nghiên cứu của Phạm Lê Mỹ Duyên và ctv (2012) về đánh giá sự thay đổi các hệ thống sử dụng đất đai dưới tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng ở huyện Vĩnh Châu tỉnh Sóc Trăng; nghiên cứu của Nguyễn Thị Hồng Điệp và ctv (2015) về đánh giá tác động của xâm nhập mặn đến năm 2030 và 2050 đến sử dụng đất đai dựa trên phương pháp GIS. Tuy nhiên các nghiên cứu không cho thấy mức độ ảnh hưởng đến sự lựa chọn kiểu sử dụng đất phù hợp với một hiện trạng sử dụng đất để phục vụ công tác lập kế hoạch.

Trong những năm gần đây, các nghiên cứu ứng dụng mô hình Markov trong dự báo sử dụng đất đã được ứng dụng nhiều ở Việt Nam (Vũ Minh Tuấn và ctv, 2011; Phan Hoàng Vũ và ctv., 2017), một số kết hợp Markov và Cellular Automata (Trương Chí Quang và ctv., 2015) để bố trí không gian kết quả dự báo. Tuy nhiên, mô hình Markov không xét đến yếu tố tác động đến sự thay đổi mà chỉ xét đến lịch sử thay đổi mà chỉ dựa trên diện tích thay đổi qua các năm để xây dựng ma trận xác suất chuyển đổi giữa các loại đất nên việc dự báo chỉ mang tính vĩ mô. Ngoài ra việc chồng lớp xác định ma trận xác suất chuyển đổi gặp nhiều khó khăn khi nguồn dữ liệu không đồng nhất dẫn đến các sai lệch trong mô phỏng (Trương Chí Quang và ctv, 2015). Trong khi đó, sự biến đổi của lớp phủ mặt đất hoặc hiện trạng sử dụng đất là một trong những đối tượng phụ thuộc rất nhiều vào sự tác động của các yếu tố bên ngoài, đặc biệt là yếu tố môi trường và kinh tế - xã hội.

Xem xét các nghiên cứu liên quan đến tiêu chí ảnh hưởng đến lựa chọn kiểu sử dụng đất, các nghiên cứu trước đây đã đóng góp tích cực trong việc tìm ra nguyên nhân sự thay đổi sử dụng đất đai (Lambin, 2007) trong đó lợi nhuận, sự thích nghi đất đai đóng vai trò quan trọng. Các tiêu chí tác động của các tác giả cũng đã được tổng hợp trong nghiên cứu của Trương Chí Quang và ctv. (2016). Đặc biệt, ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long, Phạm Thanh Vũ và ctv (2013) và Lê Quang Trí và ctv (2008) đã chỉ ra các yếu tố về sự tương đồng của các kiểu sử dụng và sự ảnh hưởng của cộng đồng (theo “phong trào”) đóng vai trò tác động đến việc quyết định kiểu sử dụng.

Về mặt ứng dụng mô hình hóa, Taillandier et al. (2012) đã đề xuất xây dựng thay đổi kiểu sử dụng đất như một bài toán phân tích đa tiêu chí. Đối với mỗi ô đất trên bản đồ, người nông dân chọn thay đổi cây trồng theo đánh giá ở cấp độ trang trại theo nhiều tiêu chí về rủi ro tài chính, dự kiến thu nhập, khối lượng công việc và thói quen của nông dân. Ở Việt Nam, các mô hình chuyển đổi sử dụng đất đã được áp dụng ở các vùng miền núi phía Bắc Việt Nam (Castella et al., 2005) và ở các khu vực trung du miền núi (Le et al., 2010). Ở Đồng bằng sông Cửu Long, Truong et al., (2016) cho thấy sự quan tâm của việc sử dụng mô hình đa tác tử nghiên cứu sự thay đổi sử dụng đất trên quy mô nhỏ tại cấp độ xã dựa trên nhiều yếu tố với mức chi tiết đến hiện trạng từng thửa đất. Tuy nhiên mức chi tiết điều này không hiệu quả khi áp dụng ở phạm vi rộng như như cấp tỉnh và toàn vùng.

Từ kết quả nghiên cứu các nguyên nhân thay đổi sử dụng đất cho thấy việc lựa chọn kiểu sử dụng đất đai là một quyết định phức tạp dựa trên phân tích nhiều yếu tố kinh tế, xã hội, môi trường đất và nước. Mục tiêu của nghiên cứu này là xây dựng một mô hình mô phỏng sự thay đổi hiện trạng sử dụng đất dựa trên mô hình đa tác tử có hiệu chỉnh và kiểm chứng. Đồng thời nghiên cứu sử dụng kết quả mô phỏng thay đổi hiện trạng sử dụng đất từ mô hình đã xây dựng nhằm tìm ra xu hướng thay đổi cho tương lai và đánh giá khả năng thích ứng với kịch bản thay đổi điều kiện tự nhiên do biến đổi khí hậu. Mô hình được ứng dụng ở phạm vi cấp huyện với trường hợp nghiên cứu ở huyện Trần Đề, tỉnh Sóc Trăng.