Výzkumníci, kteří chtějí určit distribuci určitých vlastností v geografickém prostoru, se obvykle potýkají s omezeními vzorkování. Například těžební společnost, která chce znát procentní obsah rudy v dole, nemůže testovat každý centimetr oblasti dolu, aby určila jeho obsah. Společnost by místo toho mohla použít prostorový odběr vzorků k testování reprezentativních vzorků v celém dole k odhadu celkové hodnoty dolu.
V prostorovém vzorkování se odebírá řada vzorků k určení obsahu větší geografické oblasti. Každý ukázkový bod obsahuje informace o sledované proměnné v daném prostorovém umístění. Celkové rozdělení a frekvence sledovaných proměnných se poté vypočítá pro celá oblast založená na frekvenci a distribuci prvků v prostorově vzorkovaných kraj.
Pro stanovení obsahu velkých ploch je rozhodující prostorové vzorkování. Studium celkového obsahu velké pevniny je obvykle neúnosně nákladné. Prostorové vzorkování umožňuje namísto toho odvodit obsah studiem méně než 1 procenta zeměpisné oblasti. Jakmile jsou data shromážděna, mohou statistici použít metody, jako je lineární regrese, k extrapolaci celkového složení geografické oblasti z informací obsažených v jednotlivých vzorcích.
Pokud se obsah studijního prostoru liší v různých bodech prostoru, nazývá se tato oblast heterogenní. Vysoce heterogenní prostory mohou být obtížné studovat pomocí prostorového vzorkování; pokud prostorový vzorek minul část oblasti, která se liší od zbytku oblasti, pak závěry vyvozené o celku z postupu odběru vzorků nebudou přesné. Je důležité vyhnout se zkreslení vzorkování na základě pohodlí, jako je snadnější nebo levnější přístup k částem oblasti.
Vědci mohou použít techniky prostorového vzorkování ke studiu široké škály problémů. Například vědci v prériích používají prostorové vzorkování ke stanovení obsahu flóry a fauny v celých prériích vzorkováním určitých reprezentativních míst. Tyto metody lze také použít ke studiu přítomnosti invazivních nebo ohrožených druhů v národních parcích a jiných oblastech divoké zvěře. Podnikové a sociologické využití pro prostorové vzorkování zahrnuje určování politických názorů nebo preferencí produktů v různých marketingových oblastech.