Vedci, ktorí chcú určiť distribúciu určitých vlastností v geografickom priestore, sa obvykle stretávajú s obmedzeniami vzorkovania. Napríklad ťažobná spoločnosť, ktorá chce poznať percentuálny obsah rudy v bani, nemôže testovať každý centimeter oblasti bane, aby určila jej obsah. Spoločnosť môže namiesto toho použiť priestorové vzorkovanie na testovanie reprezentatívnych vzoriek v celej bani na odhadnutie celkovej hodnoty bane.
Pri priestorovom odbere vzoriek sa odoberá niekoľko vzoriek na určenie obsahu väčšej geografickej oblasti. Každý vzorkový bod obsahuje informácie o záujmovej premennej v danom priestorovom mieste. Celkové rozdelenie a frekvencia sledovaných premenných sa potom počíta pre celá plocha na základe frekvencie a rozloženia prvkov v priestorovo vzorkovaných vzorkách regiónu.
Priestorový odber vzoriek je rozhodujúci pre stanovenie obsahu veľkých plôch. Štúdium celkového obsahu veľkej pevniny je zvyčajne neúmerne nákladné. Priestorové vzorkovanie umožňuje namiesto toho odvodiť obsah štúdiom menej ako 1 percenta geografickej oblasti. Po zhromaždení údajov môžu štatistici použiť metódy, ako je lineárna regresia, na extrapoláciu celkového zloženia geografickej oblasti z informácií obsiahnutých v jednotlivých vzorkách.
Ak sa obsah študijného priestoru líši v rôznych bodoch priestoru, táto oblasť sa nazýva heterogénna. Vysoko heterogénne priestory je ťažké študovať pomocou priestorového vzorkovania; ak priestorová vzorka vynechá časť oblasti, ktorá sa líši od zvyšku oblasti, potom nebudú závery vyvodené ako celok z postupu vzorkovania presné. Je dôležité vyhnúť sa ovplyvneniu vzorkovania na základe pohodlia, ako je napríklad prístup k častiam oblasti alebo k lacnejším miestam.
Vedci môžu použiť techniky priestorového vzorkovania na štúdium širokého spektra problémov. Napríklad výskumníci v prériách používajú priestorové vzorkovanie na určenie obsahu flóry a fauny v celých prériách vzorkovaním určitých reprezentatívnych polôh. Tieto metódy sa dajú použiť aj na štúdium prítomnosti inváznych alebo ohrozených druhov v národných parkoch a iných oblastiach divokej prírody. Podnikové a sociologické využitie priestorového vzorkovania zahŕňa stanovenie politických názorov alebo preferencie produktu v rôznych marketingových oblastiach.
