空间分层（stratification）是提高抽样效率的主要途径，即用较少样本得到精度较高的统计推断。然而，对其适用条件的理论研究很少，实践缺少理论指导。

本文对空间分层抽样进行了系统深入研究。由于人类地理认知的局限性，空间抽样分层与地表真实分异可能存在差异。为此，本文区分了空间抽样（实际）分层与地表真实（理想）分层两个概念。这两类分层的差异增加了空间分层抽样的误差。当空间抽样分层与地物真实分异完全一致时，分层抽样效率得到完全最大发挥，高于其他各种抽样方法的效率；当空间抽样分层与地物真实分层差异较大时，形成分层陷阱，造成空间分层抽样效率甚至低于简单随机抽样，即设计效果小于1；空间分层抽样效率随地表真实分异程度增加而增加，随空间抽样分层与地表真实分层之间的差异增加而呈非线性降低。因此，对空间分异地物调查时，应尽可能地利用各种先验信息和知识，使空间抽样分层尽量逼近地表真实分层，避免分层陷阱，从而最大限度地发挥空间分层抽样效率。本文分别以山东耕地抽样调查和模拟数据为例展示了针对不同空间分异程度的真实地表，由于空间抽样分层与地表真实分层之间不同程度的差异，导致不同的抽样设计效果。