Belirli özelliklerin coğrafi alan üzerindeki dağılımını belirlemek isteyen araştırmacılar genellikle örnekleme sınırlamaları ile karşı karşıya kalmaktadır. Örneğin, bir madendeki cevher içeriğinin yüzdesini bilmek isteyen bir maden şirketi, içeriğini belirlemek için maden alanının her santimini test edemez. Şirket bunun yerine madenin toplam değerini tahmin etmek için madenin tamamında temsili örnekleri test etmek için mekansal örnekleme kullanabilir.
Mekansal örneklemede, daha geniş bir coğrafi alanın içeriğini belirlemek için çok sayıda örnek alınır. Her örnek nokta, o uzamsal konumdaki ilgilenilen değişken hakkında bilgi içerir. İlgili değişkenlerin genel dağılımı ve sıklığı daha sonra aşağıdakiler için hesaplanır: mekansal olarak örneklenen boyunca öğelerin sıklığına ve dağılımına dayalı tüm alan bölge.
Mekansal örnekleme, geniş alanların içeriğini belirlemek için kritik öneme sahiptir. Büyük bir kara kütlesinin toplam içeriğini incelemek genellikle aşırı derecede pahalıdır. Mekansal örnekleme, coğrafi alanın yüzde 1'inden daha azını inceleyerek içeriklerin çıkarılmasına izin verir. Veriler toplandıktan sonra istatistikçiler, tek tek örneklerde yer alan bilgilerden coğrafi alanın genel bileşimini tahmin etmek için doğrusal regresyon gibi yöntemleri kullanabilir.
Bir çalışma uzayının içeriği, uzaydaki farklı noktalarda farklılık gösteriyorsa, alan heterojen olarak adlandırılır. Son derece heterojen alanları mekansal örnekleme kullanarak incelemek zor olabilir; uzamsal bir örnek, alanın geri kalanından farklı bir alanın bir bölümünü kaçırırsa, örnekleme prosedüründen bütün hakkında çıkarılan sonuçlar doğru olmayacaktır. Bir alanın bölümlerine erişimin daha kolay veya daha ucuz olması gibi, elverişliliğe dayalı örnekleme önyargılarından kaçınmak önemlidir.
Araştırmacılar, çok çeşitli konuları incelemek için mekansal örnekleme tekniklerini uygulayabilirler. Örneğin, çayır araştırmacıları, belirli temsili yerleri örnekleyerek tüm çayırların flora ve fauna içeriğini belirlemek için mekansal örnekleme kullanır. Bu yöntemler, milli parklarda ve diğer vahşi yaşam alanlarında istilacı veya nesli tükenmekte olan türlerin varlığını incelemek için de kullanılabilir. Mekansal örneklemenin kurumsal ve sosyolojik kullanımları, farklı pazarlama alanlarında siyasi görüşlerin veya ürün tercihinin belirlenmesini içerir.