A Amostra Mestra é um conjunto de unidades de áreas que são selecionadas para atender a diversas pesquisas do Sistema Integrado de Pesquisas Domiciliares do IBGE (SIPD). Essas unidades são consideradas unidades primárias de amostragem (UPAs) no planejamento amostral de cada uma das pesquisas que utilizam a Amostra Mestra, como a PNS. O plano amostral consiste na estratificação das UPAs e seleção destas unidades com probabilidade proporcional ao tamanho, dado pelo número de domicílios particulares permanentes (DPPs).
O cadastro para seleção da Amostra Mestra foi um arquivo contendo informações provenientes do Censo Demográfico 2010 sobre os setores censitários da abrangência geográfica, cujos limites são definidos na Base Operacional Geográfica de 2010, totalizando 316.574 setores. Foi definida como UPA um setor ou um conjunto de setores com no mínimo 60 DPPs, à exceção de poucas unidades, por não ter sido possível agregar setores em alguns municípios.
A estratificação das UPAs obedece a quatro diferentes critérios: administrativo, contemplando a divisão da UF em capital, resto da Região Metropolitana (RM) ou Região Integrada de Desenvolvimento Econômico- RIDE, e resto da UF; geográfico, que subdivide as capitais e outros municípios de grande porte em mais estratos; de situação que envolve a categorização rural/urbano; e o estatístico com o objetivo de melhorar a precisão das estimativas.
Como integrante do SIPD, o desenho amostral da PNS seguiu, em parte, o desenho amostral da Amostra Mestra, especialmente no que diz respeito à estratificação das UPAs.
A amostra da PNS foi por conglomerados em três estágios de seleção:
1º estágio: seleção com probabilidade proporcional ao tamanho (dado pelo número de DPPs em cada unidade) da sub-amostra de UPAs em cada estrato da Amostra Mestra;
2º estágio: seleção por amostragem aleatória simples de domicílios em cada UPA selecionada no primeiro estágio;
3º estágio: seleção por amostragem aleatória simples do adulto (pessoa com 18 ou mais anos de idade) entre todos os moradores adultos do domicílio.
A PNS integra o SIPD, o que possibilita relacionar as informações coletadas com outras pesquisas, tais como a PNAD e a Pesquisa de Orçamentos Familiares (POF) em níveis distintos de agregação geográfica.