自从宋真宗之后，宋朝一直依赖每年送大量银绢，以维持与辽朝的暂时和平。然而，辽朝利用宋朝的软弱，试图侵占更多的土地。公元1075年，辽朝大臣萧禧来到东京要求划定边界。
神宗派遣一位大臣与萧禧谈判，但双方争论数日无果。沈括被派往协助谈判，他不仅精通地理，还对过去议定的边界文件了如指掌。他向神宗汇报后，上皇深感高兴，并命令沈括画出明确的地图，以便展示给萧禧。
随后，神宗又命沈括出使上京（辽国都城），以收集地理资料并准备应对任何问题。在那里，与宰相杨益戒进行边界讨论时，沈括及随员们提供了充分的事实和证据，使得杨益戒不得不放弃其无理要求。
回程途中，每经过一个地方，都详细勘察并记录下来，最终将这些信息整理成完整的地图模型献给了神宗。沈括因其贡献而被提升为翰林学士，并负责编制全国地图。但是，由于诬告，被贬谪到随州，在那里他继续修订未完成的地图直至完成《天下郡国图》——当时最准确的地图之一。
除了在地理研究方面取得巨大成就外，沈括还是多领域科学家的代表，他在天文、历法、音乐、医药以及数学等领域均有所建树。在晚年居住于润州梦溪园期间，他总结了一生研究成果并撰写了著作《梦溪笔谈》，其中记载了许多劳动人民的发明创造，如毕升的活字印刷技术，这种印刷术比传统雕版印刷更加方便可行。
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