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，但辽朝却试图进一步侵占宋地。公元1075年，辽使萧禧到东京要求划定边界。
神宗派大臣谈判，但双方争论无果。沈括被派往替换之前的人员，他不仅认真细致，而且精通地理。他首先查阅了过去议定的边界文件，并向神宗报告，这份报告让神宗非常高兴。
随后，沈括又被派去出使上京（辽朝的京城），他收集了许多地理资料，并让随从官员背熟这些信息。在上京与杨益戒宰相谈判时，沈括对答如流，有凭有据。这次谈判最终以双方达成一致而告终。
沈括返回后，被授予翰林学士之职。他在维护边境安全方面十分重视地形勘察，对于制作立体的地图模型也有所涉猎。他的《天下郡国图》是当时最准确的一本全国地图，而《梦溪笔谈》则记录了他一生研究成果及当代劳动人民创造发明，其中包括毕升的活字印刷技术。这项技术是我国古代四大发明之一，对印刷术有着重要影响。
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