在宋真宗之后，宋朝依靠每年送大量银绢与辽朝维持了几十年的和平局面，但辽朝却利用宋朝的软弱，试图侵占更多土地。公元1075年，辽国派大臣萧禧到东京要求划定边界。神宗派沈括出使，与萧禧进行谈判。
沈括，以其细致认真的工作态度和对地理的精通，被选为代表。他首先查阅了过去议定的边界文件，并向神宗汇报，最终证明那块土地应属宋境。为了进一步证实，他画出了详尽的地图，并将之送给萧禧。
随后，神宗又命沈括出使上京（辽国的都城），以确保谈判有力。他收集了大量地理资料，并让随从官员背熟，以便在谈判中迅速回应任何问题。在杨益戒宰相提出无理要求时，沈括坚定而有礼地反驳，他们最终放弃了无理要求。
回到东京后，沈括带着丰富的地形勘察资料，再次呈献给神宗。此外，他还制作了一系列立体模型来展示不同地区的地形特征，这些模型比传统纸质地图更直观、更准确。
尽管遭受诬告被贬谪，但沈括并未放弃他的研究工作。在流离失所期间，他继续修订未完成的地图，最终完成了《天下郡国图》，这是一部当时最为准确的全国性地图。这份成就不仅证明了他在地学领域的卓越能力，也展现了他作为一名科学家的广泛兴趣和深厚造诣。
晚年居于润州梦溪园时期，沈括整理了一生的研究成果，并撰写著作《梦溪笔谈》。除了记录个人研究成果外，该书还收录劳动人民众多创造发明，其中尤以毕升活字印刷技术闻名遐迩。这项发明极大提高了印刷速度与效率，是我国古代四大发明之一。通过毕升技艺对粘土小块刻字后再烧硬化形成活字板，使得排版更快捷方便，比起雕版印刷来说更加先进有效。此发现记载于《梦溪笔谈》，影响后世人士，对活字印刷术产生深远影响。
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