I ricercatori che desiderano determinare la distribuzione di determinate proprietà nello spazio geografico devono solitamente affrontare limitazioni di campionamento. Ad esempio, una società mineraria che desidera conoscere la percentuale di contenuto di minerale in una miniera non può testare ogni centimetro dell'area della miniera per determinarne il contenuto. La società potrebbe invece utilizzare il campionamento spaziale per testare campioni rappresentativi in tutta la miniera per stimare il valore totale della miniera.
Nel campionamento spaziale, vengono prelevati un certo numero di campioni per determinare il contenuto di un'area geografica più ampia. Ciascun punto campione contiene informazioni sulla variabile di interesse in quella posizione spaziale. La distribuzione complessiva e la frequenza delle variabili di interesse vengono quindi calcolate per il intera area in base alla frequenza e alla distribuzione degli elementi in tutto il campione spazialmente regione.
Il campionamento spaziale è fondamentale per determinare il contenuto di grandi aree. Lo studio del contenuto totale di una grande massa terrestre è solitamente proibitivo. Il campionamento spaziale consente invece di dedurre i contenuti studiando meno dell'1 per cento dell'area geografica. Una volta raccolti i dati, gli statistici possono utilizzare metodi come la regressione lineare per estrapolare la composizione complessiva dell'area geografica dalle informazioni contenute nei singoli campioni.
Se i contenuti di uno spazio di studio variano in diversi punti dello spazio, l'area è detta eterogenea. Gli spazi altamente eterogenei possono essere difficili da studiare utilizzando il campionamento spaziale; se un campione spaziale non rileva una porzione di un'area diversa dal resto dell'area, le conclusioni tratte sull'insieme dalla procedura di campionamento non saranno accurate. È importante evitare distorsioni di campionamento basate sulla convenienza, ad esempio parti di un'area più facilmente accessibili o meno costose.
I ricercatori possono applicare tecniche di campionamento spaziale per studiare un'ampia gamma di problemi. Ad esempio, i ricercatori delle praterie utilizzano il campionamento spaziale per determinare il contenuto di flora e fauna di intere praterie campionando determinate località rappresentative. Questi metodi possono essere utilizzati anche per studiare la presenza di specie invasive o in via di estinzione nei parchi nazionali e in altre aree faunistiche. Gli usi aziendali e sociologici per il campionamento spaziale includono la determinazione delle opinioni politiche o delle preferenze sui prodotti in diverse aree di marketing.
