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在军事医学方面皆有建树
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沈括从小习剑舞枪，熟读过舅父许洞的兵书《虎钤经》，对北宋的边防战事素来关心。
由于王安石重视边防，西北边境地区的防务情况也随之大有好转。
宋朝廷从西夏手中收复了广大地域，但是在北方，契丹族的辽国国力日盛，虎视眈眈地威胁着宋朝廷的安全。
在河北边境，稍有一点加强防务的举动，如修堡垒、挖河沟，契丹就会立即向宋王朝提出抗议。
宋辽边境的紧张气氛，使神宗十分慌乱，匆忙发布命令，对民间的车辆实行登记，以备战事爆发时紧急征用。
神宗以为契丹入侵，必定用马队做前锋，对付马队必须动用兵车。
但是登记民车却引起了百姓的惊恐，百姓以为战火马上就要烧到家门口了，连自家的牛车官府都要征收了，再加上地方官吏和土豪劣绅乘机敲诈勒索，更是闹得鸡犬不宁、人心惶惶。
这个时期的北宋，阶级矛盾和民族矛盾都十分尖锐。
辽和西夏贵族统治者又经常侵扰中原地区，掳掠人口牲畜，给社会经济带来了更大的破坏。
这时，沈括婉转地劝神宗收回成命，不要再搞民间车辆登记。
沈括说：“对付契丹的马队，用兵车抵挡当然好。
只是打仗用的兵车都是马拉的战车，奔驰快速，绝非老百姓耕地驮载的老牛木车所能代替的。
时下登记民车，白白惊动老百姓，虚张声势而无实效，不如稳定民心，加紧做一些强国防务的事。”
熙宁七年（1074年），沈括被任命为河北西路察访使，任务是视察和整顿边防。
他沿用历来行之有效的陂塘拒敌方法，在同契丹接壤的河北平原上，利用原先修建的陂塘，筑埝灌水，成为大面积塘泊。
一旦契丹入侵，这大片的水面、沼泽，将会给敌人的马队造成极大的阻滞。
当时边境平静无战事，如果大张旗鼓修筑陂塘，势必会惊动契丹，招来干涉和破坏。
沈括和部下装做打猎的样子，作为掩护，实际上是在勘察地形，把方圆几百里的山河、道路和村寨了解得一清二楚。
随后，沈括决定向朝廷汇报边境的地势和修筑陂塘的计划，但怎样才能做到表达清晰，一目了然呢？他想，把小本本上的图做成立体的模型，那么山川、陂塘就如在眼前，形象逼真，不知胜过平面地图多少倍。
他尝试过用面糊和上木屑，捏出山脉、河谷的形状，但是面糊容易干裂，后来发现蜡烛油熔化后，滴注在木板上，容易塑成立体的地形图，还可以用小刀切削，在蜡烛油上还可以插各种竹扦作为标志。
这种蜡制立体地形图，便于制作，容易修改。
修改好以后，交木匠照样雕刻成木质地理模型，就十分精细逼真了。
立体地形图连同奏章由飞马报送朝廷，神宗看了十分满意。
他同意修复陂塘。
陂塘所占的地都是荒芜的盐碱地，灌水后兼收鱼、虾、荷、苇等副产品，成为北方边境自然屏障，是加强防务的好办法。
沈括修复了保州（今河北保定）、顺安军（今河北高阳东）一带绵延30里的塘泊。
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