自从宋真宗之后，宋朝一直依赖每年送大量银绢来维持与辽朝的暂时和平局面，但辽朝却利用宋朝的软弱，不断寻求侵占更多土地。公元1075年，辽朝派大臣萧禧前往东京，要求划定边界。
宋神宗便派出一位名叫沈括的大臣去进行谈判。沈括不仅是个支持新法的官员，而且还精通地理学。他首先到枢密院查阅了过去关于边界的文件，并证明那块土地应该属于宋朝。在他的建议下，神宗决定让他画成地图，以此作为证据给萧禧看。
随后，沈括被派往辽国（今内蒙古自治区巴林左旗南）的都城上京进行更深入的地理调查。当时，他带着随从官员收集了大量资料，并且让他们背熟这些信息，这样在与杨益戒等辽国高级官员对话时，他们能够迅速回答，无论是关于地形还是风俗习惯，都能有凭有据。
杨益戒虽然试图以蛮横态度反驳，但最终不得不放弃了他们无理要求，因为他们意识到如果事情僵化，对双方都不会有好处。沈括回国后，被提升为翰林学士，为其在维护国家安全方面所做出的贡献而受到表彰。
除了这次外交任务之外，沈括还曾多次深入边疆地区进行实地勘察。他甚至用木屑和融化的蜡制作了一系列立体模型，以展示实际的地形情况。这项工作得到了皇帝的高度赞赏，并促成了一个全国性的详细地图计划。不过，由于他遭受诬告，最终被贬谪至湖北随县，但即使在那里，他也没有停止他的研究和编制工作直至完成《天下郡国图》这一重要成就。
此外，沈括也是一个多才多艺的人物，在天文、历法、音乐、医药以及数学等领域均表现出了卓越才能。他通过观测北极星位置计算出准确数据，还记录了自己研究成果并记载劳动人民发明创造，如毕升活字印刷技术，使得印刷术更加方便易行。此事也被收录于他的著作《梦溪笔谈》中，为后世留下宝贵文献记录。
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