本发明属于空气质量监测技术领域，具体涉及分层式石窟内空气质量监测系统。所述系统包括：石窟分层区域构建单元，配置用于获取目标石窟的三维模型，计算得到三维模型的空间中心，再以空间中心为球心，从内到外，以逐步增大的径向距离为半径，构建多个分层球体模型，以将三维模型从内到外划分为多个分层区域；本发明对石窟内空气质量进行了全面监测，在监测过程中，使用分层的思想，以更加精确地和细分地确定石窟内空气质量出现问题的区域；本发明摒弃了传统的空气质量监测手段，结合石窟内空气流动度低和石窟本身空间结构特征，进行分层式空气监测，提升了监测的准确性。