Forskere, der ønsker at bestemme fordelingen af bestemte egenskaber over geografisk rum, står normalt over for prøvetagningsbegrænsninger. For eksempel kan et mineselskab, der ønsker at kende det procentvise indhold af malm i en mine, ikke teste hver tomme af mineområdet for at bestemme dets indhold. Virksomheden kan i stedet bruge rumlig prøveudtagning til at teste repræsentative prøver over hele minen for at estimere den samlede værdi af minen.
I rumlig prøveudtagning tages et antal prøver for at bestemme indholdet af et større geografisk område. Hvert prøvepunkt indeholder oplysninger om variablen af interesse på det geografiske sted. Den samlede fordeling og hyppighed af variablerne af interesse beregnes derefter for hele området baseret på frekvensen og fordelingen af elementerne gennem det rumligt samplede område.
Rumlig prøveudtagning er kritisk til bestemmelse af indholdet i store områder. At studere det samlede indhold af en stor landmasse er normalt uoverkommeligt dyrt. Rumlig prøveudtagning gør det muligt at udlede indholdet ved at studere mindre end 1 procent af det geografiske område. Når data er indsamlet, kan statistikere bruge metoder som lineær regression til at ekstrapolere den samlede sammensætning af det geografiske område ud fra oplysningerne i de enkelte prøver.
Hvis indholdet af et studierum varierer på forskellige punkter i rummet, kaldes området heterogent. Meget heterogene rum kan være vanskelige at studere ved hjælp af rumlig prøveudtagning; hvis en rumlig prøve savner en del af et område, der adskiller sig fra resten af området, så vil konklusioner, der drages om helheden fra prøveudtagningsproceduren, ikke være nøjagtige. Det er vigtigt at undgå prøveudtagninger baseret på bekvemmelighed, såsom at dele af et område er lettere eller billigere at få adgang til.
Forskere kan anvende rumlige prøveudtagningsteknikker til at studere en lang række emner. For eksempel bruger prærieforskere rumlig prøveudtagning til at bestemme flora- og faunaindholdet i hele prærier ved at prøve visse repræsentative placeringer. Disse metoder kan også bruges til at undersøge tilstedeværelsen af invasive eller truede arter i nationalparker og andre vilde dyrelivsområder. Virksomheds- og sociologiske anvendelser til rumlig prøveudtagning omfatter bestemmelse af de politiske synspunkter eller produktpræferencer på tværs af forskellige markedsføringsområder.