《梦溪笔谈》书影
沈括非常重视勘察地形，有一次，宋神宗派他去定州巡视。沈括怕辽人发现自己的目的，于是假装在那里打猎，实际上却是在勘察地形。他花了20多天的时间才把当地地形弄清楚，并用木屑和蜡制作成一个立体模型。回去后，他让工匠根据他的模型制作出更加精确的木制模型。这种模型上有山有水，当地地形一目了然，是一种立体的地图，比画在纸上的要清楚得多。沈括把这个模型献给了宋神宗，宋神宗见后大喜，认为沈括是个天才。
宋神宗对沈括的才能非常赏识，第二年又命令他绘制一份全国地图。沈括接到任务后丝毫不敢怠慢，夜以继日地工作起来。不久，他受人诬陷，被贬到了随州。但沈括并没有放弃他的工作，仍然在非常艰难的环境里继续绘制地图。后来他换了几个地方的官职，每到一地都详细考察当地的地理风貌。他花了12年的时间才把这份地图绘制完毕，这是当时最准确，也是最庞大的一份全国地图，取名为《天下州县图》。
沈括不光在地理学上造诣颇高，在天文、历法、音乐、数学等方面也有一定的成就，是一个多才多艺的科学家。当初他在司天监工作的时候，为了观测出北极星的位置，连续工作了3个月，每天晚上都用他制作的浑仪观察天象，终于计算出北极星的正确位置。