自宋真宗之後，宋朝長期以大量的银绢作为贡品来维持與辽朝的和平共存。然而，辽朝见宋朝软弱，便谋求进一步侵占其领土。公元1075年，辽国派大臣萧禧至东京要求划定边界。
宋神宗派出一系列谈判代表，但无果而终。沈括因其地理知识与细致办事态度，被选为新的谈判代表。他首先查阅了历史上的边界文件，并将此情况报告给了宋神宗。在萧禧面前展示这些证据后，他被赋予任务画出这片土地的地图，以此证明其归属。
随后，沈括再次被派往上京（辽国都城）进行更深入的谈判。此时，他不仅精通地理，还让随从官员背诵相关资料，使得在面对杨益戒等辽方官员时能迅速回应他们的问题，最终使对方放弃了无理要求。
返回东京后，由于他的功绩，沈括被授予翰林学士职位，并继续深入研究地形勘察。他还利用假装打猎的机会，对定州地区进行详细考察，并制作了一块立体模型以展示当地的地形特征，这种方法比传统纸质地图更加直观清晰。
最终，在多年的努力下，沈括完成了一本全国范围内最准确的地图——《天下郡国图》。除了在地理领域取得巨大成就外，他还在天文、历法、音乐、医药和数学等多个领域展现出了卓越的科学家水平，如计算北极星位置及记录古代发明创造等。这份丰富的人生经历他在晚年整理成书——《梦溪笔谈》，其中记载着他自己的研究成果以及劳动人民的一些创造性发明，如活字印刷技术。
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