Istraživači koji žele utvrditi raspodjelu određenih svojstava na geografskom prostoru obično se suočavaju s ograničenjima uzorkovanja. Na primjer, rudarska tvrtka koja želi znati postotak sadržaja rude u rudniku ne može testirati svaki centimetar površine rudnika kako bi utvrdila njegov sadržaj. Tvrtka bi umjesto toga mogla koristiti prostorno uzorkovanje za testiranje reprezentativnih uzoraka u cijeloj rudnici kako bi procijenila ukupnu vrijednost rudnika.
U prostornom uzorkovanju uzima se određeni broj uzoraka kako bi se utvrdio sadržaj većeg geografskog područja. Svaka točka uzorka sadrži informacije o varijabli od interesa na tom prostornom mjestu. Tada se izračunavaju ukupna raspodjela i učestalost varijabli od interesa cijelo područje na temelju učestalosti i raspodjele elemenata kroz prostorno uzorkovane regija.
Prostorno uzorkovanje presudno je za određivanje sadržaja velikih površina. Proučavanje ukupnog sadržaja velike kopnene mase obično je previsoko skupo. Prostorno uzorkovanje omogućuje da se umjesto toga zaključi o sadržaju proučavanjem manje od 1 posto zemljopisnog područja. Jednom kada se podaci prikupe, statističari mogu koristiti metode poput linearne regresije kako bi ekstrapolirali cjelokupni sastav zemljopisnog područja iz podataka sadržanih u pojedinačnim uzorcima.
Ako se sadržaj studijskog prostora razlikuje u različitim točkama u prostoru, područje se naziva heterogenim. Visoko heterogene prostore može biti teško proučavati pomoću prostornog uzorkovanja; ako prostorni uzorak propusti dio područja koji se razlikuje od ostatka područja, tada zaključci izvedeni o cjelini iz postupka uzorkovanja neće biti točni. Važno je izbjegavati pristranost uzimanja uzoraka na temelju praktičnosti, kao što je lakši ili jeftiniji pristup dijelovima područja.
Istraživači mogu primijeniti tehnike prostornog uzorkovanja za proučavanje širokog spektra problema. Na primjer, istraživači prerija koriste prostorno uzorkovanje za određivanje sadržaja flore i faune cijelih prerija uzorkovanjem određenih reprezentativnih mjesta. Te se metode također mogu koristiti za proučavanje prisutnosti invazivnih ili ugroženih vrsta u nacionalnim parkovima i drugim područjima divljih životinja. Korporativne i sociološke svrhe prostornog uzorkovanja uključuju određivanje političkih stavova ili preferencija proizvoda u različitim marketinškim područjima.