Forskere som ønsker å bestemme fordelingen av visse eiendommer over det geografiske rommet, står vanligvis overfor prøvetakingsbegrensninger. For eksempel kan et gruveselskap som ønsker å vite prosentinnholdet i malm i en gruve ikke teste hver tomme av gruveområdet for å bestemme innholdet. Selskapet kan i stedet bruke romlig prøvetaking for å teste representative prøver over hele gruven for å estimere den totale verdien av gruven.
I romlig prøvetaking tas det et antall prøver for å bestemme innholdet i et større geografisk område. Hvert prøvepunkt inneholder informasjon om variabelen av interesse på det romlige stedet. Den totale fordelingen og frekvensen av variablene av interesse beregnes deretter for hele området basert på frekvensen og fordelingen av elementene gjennom det romlig samplede region.
Romlig prøvetaking er avgjørende for å bestemme innholdet i store områder. Å studere det totale innholdet i en stor landmasse er vanligvis uoverkommelig dyrt. Romlig prøvetaking gjør at innholdet i stedet kan utledes ved å studere mindre enn 1 prosent av det geografiske området. Når data er samlet inn, kan statistikere bruke metoder som lineær regresjon for å ekstrapolere den samlede sammensetningen av det geografiske området fra informasjonen i de enkelte prøvene.
Hvis innholdet i et studierom varierer på forskjellige punkter i rommet, kalles området heterogent. Svært heterogene rom kan være vanskelig å studere ved hjelp av romlig prøvetaking; hvis en romlig prøve savner en del av et område som er forskjellig fra resten av området, vil konklusjoner som trekkes om helheten fra prøvetakingsprosedyren ikke være nøyaktige. Det er viktig å unngå prøvetakingsforstyrrelser basert på bekvemmelighet, for eksempel at deler av et område er lettere eller billigere å få tilgang til.
Forskere kan bruke romlige prøvetakingsteknikker for å studere et bredt spekter av spørsmål. For eksempel bruker prærieforskere romlig prøvetaking for å bestemme innholdet av flora og fauna i hele præriene ved å prøve utvalgte representative steder. Disse metodene kan også brukes til å studere tilstedeværelsen av invasive eller truede arter i nasjonalparker og andre dyrelivsområder. Bedrifts- og sosiologiske bruksområder for romlig prøvetaking inkluderer å bestemme de politiske synspunktene eller produktpreferansen på tvers av forskjellige markedsføringsområder.