Во время двухмесячной осады Я. В. Брюс не только отражает вылазки турок. Он работает над составлением карты юга Европейской части России. Петр еще перед началом похода поставил иностранным офицерам задачу показать кратчайший путь из Москвы в Средиземноморье преимущественно водным путем. Поэтому карта изобилует изображением рек, их притоков и мелких речушек, на ней представлена территория от Москвы до Черного моря, бассейн рек Дона и Днепра. Основная заслуга при подготовке карты принадлежала командиру Преображенского полка генерал-майору фон Менгдену, руководившему замерами и описанием данной территории.
При составлении карты Брюс проявил незаурядный талант картографа. Он использовал четыре вида масштабов, сделал привязку местности по параллелям и меридианам, что в то время могли делать только сведущие картографы Европы. Об этой карте академик В. И. Вернадский писал: «Карта Брюса и Менгдена… является первым научным памятником проникновения в Россию нового знания. Она впервые свела картографическую работу, сделанную в России, с картографией Запада». И далее: «…Брюс начал работу над Российской географией».
A.C. Пушкин писал: «Между тем по царскому повелению генерал-майор фон Менгден вымерил и описал землю, а капитан артиллерии Яков Вилимович Брюс (впоследствии генерал-фельдмаршал) сочинил по той описи карту, от Москвы к югу до берегов Малой Азии, и Крымскую Татарию; сочинена другая карта — землям между Доном и Днепром. Петр положил соединить Волгу и Дон и велел начать уж работы, положив таким образом начало соединению Черного моря с Каспийским и Балтийским».
Оригинал карты находится в настоящее время в запасниках Государственного Исторического музея.
В 1696 году Брюсу присвоено звание полковника русской армии, а для Петра I он стал одним из ближайших помощников.
Это особенно проявилось во время Великого посольства, в которое вошли 250 волонтеров.
Сначала предполагалось, что волонтеры будут обучаться ремеслам, заниматься наймом специалистов и выполнять дипломатические задачи, поэтому Брюс в состав посольства включен не был. А вот его брат Роман, как следует из «Юрнала» — волонтерского путевого дневника, в составе посольства был, и находился он в группе офицеров, сопровождавших дипломата Ф. Лефорта.
Якова Брюса Петр Алексеевич вызывает, находясь в Голландии, после встречи с английским королем Вильгельмом III. Встреча состоялась 21 сентября 1697 года в городе Утрехте.
28 сентября в Москву отправляется послание, в котором на основании указа царя «велено послать» в Голландию полковника Якова Брюса «для математической науке в англицком государстве». Таким образом, уже через неделю после знакомства с английским королем и приглашения в Англию Петр I определяется с каким поручением туда поедет Яков Брюс. Англия в то время была одной из самых передовых держав Европы и, естественно, для поездки туда нужны были люди образованные. Эта поездка во многом изменила не только планы Великого посольства. Фактически, находясь в Англии, Петр определяет круг предстоящих преобразований в России. И Брюсу в этих планах отводится одно из ведущих мест.
Правда, сам Яков Брюс по вызову царя прибывает с большой задержкой, через три месяца, 19 декабря. Причиной этой задержки стали события, для нашего героя весьма серьезные. Неизвестно, действительно ли Брюс был в чем-то заподозрен, или глава московского Тайного приказа Ф. Ю. Ромодановский сводил с ним личные счеты. Так или иначе, но Брюса пытали каленым железом и довольно серьезно повредили руку. За месяц пути из Москвы в Амстердам рука у Якова Вилимовича так и не зажила. По его прибытии с докладом к царю Брюс вынужден был изложить обиду на князя-кесаря, о чем Петр с возмущением пишет 22 декабря в письме Ромодановскому:
«… господин Брюс приехал сюда декабря 19 и отдал от нашей пресветлости письмо, за которое премного благодарствую». Тон письма спокойный, уважительный. И даже когда Петр Алексеевич делает выговор Ромодановскому за его проступки по отношению к приказным людям, тон письма таким и сохраняется. Но именно в этом письме сделана характерная для взрывного характера царя приписка:
«Зверь! Долго ль тебе людей жечь! И сюда раненые от вас приехали. Перестань знаться с Ивашкою. Быть от него роже драной!»
Под Ивашкою Хмельницким здесь подразумевается пьянство. И обвинение в пьянстве особо подчеркивает отношение Петра к Брюсу, оказавшемуся наказанным только по пьяной прихоти Ромодановского. А предупреждение о «роже драной» вообще из ряда вон выходящее, поскольку полковник Брюс в ту пору был несравним по положению с родственником царя, генералиссимусом потешных Ф. Ю. Ромодановским. В ответ на обвинения царя Ромодановский 28 января 1698 года пишет: «В твоем письме написано ко мне, будто я знаюсь с Ивашкой Хмельницким, и то, господин, неправда: некто к вам приехал прямой московской пьяной, да сказал в беспамятстве своем. Неколи мне с Ивашкой знаться — всегда в кровях омываемся. Ваше-то дело на досуге стало знакомство держать с Ивашкою, а нам не досуг! А что Яков Брюс донес, будто от меня руку обжег, и то сделалось пьянством его, а не от меня». Так, Ромодановский пытался оправдаться перед Петром, сваливая вину на самого Брюса. Но эти аргументы князя-кесаря не убеждают царя, и в ответном письме из Дептфорда 4 марта Петр возражает Ромодановскому: «… писано, что Яков Брюс с пьянства своего то сделал: и то правда, только на чьем дворе, и при ком? А что в кровях, — и от того чаю больше пьете для страху. А нам подлинно нельзя, потому что непрестанно в ученьи».
И, действительно, поездка в Англию для делегации Петра оказалась очень насыщенной.
Выезд из Амстердама 16 волонтеров во главе с царем состоялся 6 января, через 3 недели после прибытия Брюса. Возможно, Петр выехал бы и раньше, но пришлось ждать приезда Брюса (сам по себе случай беспрецедентный), а затем, видимо, подлечивать его раны.
В Лондон царь со свитой прибыл 11 января и сразу включился в работу ввиду ограниченности во времени. Кроме встреч с королем Вильгельмом III, Петр учился кораблестроению в Дептфорде, посещал арсенал в Вульвиче, присутствовал на заседаниях научного Королевского общества и английского парламента.
Я. В. Брюс при этом слушал лекции английских математиков, посещал лондонскую обсерваторию, присматривался к монетному делу в Тауэре и к артиллерийской технике в Вульвиче, со знаменитым литейным заводом и обширнейшим арсеналом.
11 апреля царь и Брюс вместе осматривают Вульвич, отведывают метание бомб, и Петр увозит Брюса в Лондон, где они 13 апреля посетили Монетный двор.
