自宋真宗之后，宋朝依靠大量银绢维持与辽朝的和平，但辽朝趁宋弱欲侵占土地。1075年，辽使萧禧来东京要求划界。宋神宗派大臣谈判无果，便派沈括出使。
沈括精通地理，与官员共查历史边界文件，证明土地应属宋。神宗命他画图示萧禧，无争议。此后，沈括再次出使上京，与宰相杨益戒讨论边界，有备而游刃有余。
辽方提出问题，被沈括反驳得毫无立足之地。他坚持主张，不仅在谈判中取得胜利，还将沿途的地形、风俗详细记录并献给神宗，被授予翰林学士称号。
沈括深知地形勘察的重要性，在定州假扮打猎二十多天，以实地考察为基础制作了木制模型，为神宗所赏识。他受诬告被贬谪，却仍不放弃绘制全国最准确的一本地图——《天下郡国图》。
此外，他还涉足天文、历法、音乐等多个领域，对北极星位置进行观测计算，并著书《梦溪笔谈》，记载自己研究成果及当时劳动人民发明，如毕升活字印刷技术。这项技艺是四大发明之一，其由来则因沈括记录而广为人知。
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