Tutkijat, jotka haluavat määrittää tiettyjen ominaisuuksien jakautumisen maantieteelliseen tilaan, kohtaavat yleensä näytteenoton rajoituksia. Esimerkiksi kaivosyritys, joka haluaa tietää malmin prosenttiosuuden kaivoksessa, ei voi testata kaivoksen pinta-alaa joka tuumalla sen sisällön määrittämiseksi. Yritys voi sen sijaan käyttää alueellista näytteenottoa edustavien näytteiden testaamiseen koko kaivoksesta kaivoksen kokonaisarvon arvioimiseksi.
Alueellisessa näytteenotossa otetaan useita näytteitä suuremman maantieteellisen alueen sisällön määrittämiseksi. Jokainen näytepiste sisältää tietoa kiinnostavasta muuttujasta kyseisessä paikkakunnassa. Sitten lasketaan kiinnostavien muuttujien kokonaisjakauma ja taajuus koko pinta-ala perustuen elementtien taajuuteen ja jakautumiseen koko paikkatäytteellä alueella.
Spatiaalinen näytteenotto on kriittinen suurten alueiden sisällön määrittämiseksi. Suuren maamassan kokonaispitoisuuden tutkiminen on yleensä kohtuuttoman kallista. Spatiaalinen näytteenotto mahdollistaa sen sijaan päätelmän sisällöstä tutkimalla alle 1 prosenttia maantieteellisestä alueesta. Kun tiedot on kerätty, tilastotieteilijät voivat käyttää menetelmiä, kuten lineaarista regressiota, ekstrapoloida maantieteellisen alueen koostumus yksittäisten näytteiden sisältämistä tiedoista.
Jos tutkimustilan sisältö vaihtelee tilan eri pisteissä, aluetta kutsutaan heterogeeniseksi. Erittäin heterogeenisiä tiloja voi olla vaikea tutkia käyttämällä paikkatäytteitä; jos paikkanäytteestä puuttuu osa alueesta, joka poikkeaa muusta alueesta, näytteenottomenettelystä tehdyt kokonaisuutta koskevat päätelmät eivät ole tarkkoja. On tärkeää välttää mukavuuden perusteella tapahtuvia näytteenottohäiriöitä, kuten alueen osien pääsy helpommin tai halvemmalla.
Tutkijat voivat soveltaa tilanäytteenottotekniikoita tutkiakseen monenlaisia kysymyksiä. Esimerkiksi preeriatutkijat määrittelevät paikkanäytteenoton avulla kokonaisten preerioiden kasvisto- ja eläinsisällöt ottamalla näytteitä tietyistä edustavista paikoista. Näitä menetelmiä voidaan käyttää myös invasiivisten tai uhanalaisten lajien esiintymisen tutkimiseen kansallispuistoissa ja muilla villieläinalueilla. Yritys- ja sosiologisiin käyttötarkoituksiin spatiaalisessa otannassa määritetään poliittiset näkemykset tai tuotepreferenssit eri markkinointialueilla.