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.
Великое посольство
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: