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，辽朝派大臣萧禧到东京要求划定边界。
宋神宗便派沈括出使，与萧禧进行谈判。沈括不仅精通地理，而且细致认真，他首先查阅了过去议定边界的文件，并向宋神宗报告，证明那块土地属于宋朝。这次谈判中，沈括表现出了他高超的地图画制能力，让萧禧无话可说。
随后，沈括被任命为翰林学士，其在维护国家边境安全方面所做出的贡献得到国王的高度评价。在一次巡视定州期间，他还制作了一张立体模型，以帮助理解该地区的地形特征。此举深受宋神宗青睐，并因此被授予编制全国地图之任务。但是，由于受到诬告，他最终被贬谪至随州。在流亡期间，他仍然坚持修订地图，最终完成了《天下郡国图》，这是一本当时最准确的地理书籍。
除了在地理研究领域取得成就外，沈括还是一位多才多艺的人物。他对天文、历法、音乐、医药及数学等都有着深厚的造诣。晚年居住在梦溪园期间，他将自己的一生经验和知识记录下来，在《梦溪笔谈》一书中详细描述了他的研究成果，其中也包括了毕升活字印刷技术，这项发明极大地推动了印刷术发展，为后世文化传播奠定基础。
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